[发明专利]用于平面卫星天线的任意线-线极化转换器及转换方法

说明书

本发明属于卫星通信技术领域，特别是涉及一种用于平面卫星天线的任意线‑线极化转换器，包括自上而下依次设置的第一介质板、第一泡沫板、第二介质板、第二泡沫板、第三介质板和第三泡沫板；所述第一介质板与第一泡沫板粘接，构成上层极化盘，所述第二介质板与第二泡沫板粘接，构成中层极化盘，所述第三介质板与第三泡沫板粘接，构成下层极化盘；所述第一介质板、第二介质板、第三介质板对应朝向第一泡沫板、第二泡沫板、第三泡沫板一侧表面均设置有金属栅。本发明可通过改变不同极化盘的旋转角度，实现对任意方向、任意入射极化角的线极化电磁波进行任意角度线极化转换的目的，即可根据平面卫星天线工作场景需求，实现任意线‑线极化电磁波转换。

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，特别是涉及一种用于平面卫星天线的任意线-线极化转换器及转换方法。

背景技术

随着无线通信技术和卫星通信系统的快速发展，特别是通信系统对于多功能天线系统的一体化、集成化的设计需求越来越高，具有高精度、低剖面、极化任意转换等特性的天线逐渐成为通信系统发展的趋势和要求。新型平面卫星天线是一种低剖面、低成本的无源相控阵天线，该天线没有传统相控阵天线复杂的T/R组件，仅通过不同功能层的旋转即可达到方位、俯仰和极化角调整的目的，具有波束灵活扫描、高增益、小尺寸、超低轮廓、高频谱利用率等特点。

研究用于新型平面卫星天线的线-线极化转换器，并与天线系统一体化设计，不仅能使天线系统具有任意线极化转换的功能，还可以降低其复杂性、提高灵活性，因而任意线-线极化转换器对新型平面卫星天线系统而言具有极其重要的意义。

现有技术中一种典型的线-线极化转换器的结构参考图1，主要底层的金属板、中间层的介质层及顶层的人工表面电磁结构组成：其底层的金属板和中间层的介质层的横截面为正方形，其人工表面电磁结构由等宽的金属结构线组成，包括两个V形谐振器、一个切割线谐振器和两个V形金属线结构；所述两个V形谐振器位于介质层表面同一对角线上且对称于介质层表面中心分布，开口相对，所述切割线谐振器位于两个V形谐振器所在对角线上且链接在两个V形谐振器之间，所述两个V形金属线结构位于介质层表面另一对角线上且对称与介质层表面中心分布，开口相对。但是这种极化转换器无法实现对任意极化角的线极化电磁波的转换，只能实现垂直线极化到水平线极化或水平线极化到垂直线极化的转换，适用性较差。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于平面卫星天线的任意线-线极化转换器，以实现对任意入射角线极化电磁波的线-线极化转换的目的，并提高极化转换器的适用性；本发明的另一目的是提供一种用于平面卫星天线的任意线-线极化转换方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供一种用于平面卫星天线的任意线-线极化转换器，包括自上而下依次设置的第一介质板、第一泡沫板、第二介质板、第二泡沫板、第三介质板和第三泡沫板；所述第一介质板与第一泡沫板粘接，构成上层极化盘，所述第二介质板与第二泡沫板粘接，构成中层极化盘，所述第三介质板与第三泡沫板粘接，构成下层极化盘；所述第一介质板、第二介质板、第三介质板对应朝向第一泡沫板、第二泡沫板、第三泡沫板一侧的表面均设置有金属栅。

进一步地，所述金属栅由周期性结构金属条构成。

本发明还提供一种用于平面卫星天线的任意线-线极化转换方法，该方法包括：

当平面卫星天线接收电磁波时，上层极化盘旋转至第一介质板上的金属栅与入射波电场极化匹配的角度，下层极化盘旋转至第三介质板上的金属栅与平面卫星天线辐射电场垂直处，中层极化盘的位置则处于上层极化盘与下层极化盘交角的1/2处；

当平面卫星天线发射电磁波时，下层极化盘旋转至第三介质板上的金属栅与平面卫星天线发射波电场方向垂直的角度，上层极化盘旋转至出射波与地球同步卫星接收天线极化匹配处，中层极化盘的位置则处于上层极化盘与下层极化盘交角的1/2处。