[发明专利]一种新型三层栅格-贴片型线圆极化转换器

说明书

本发明属于线圆极化波转换技术领域，特别涉及一种新型三层栅格‑贴片型线圆极化转换器，从上层至下层依次包括上层周期性金属栅格、上层纯聚四氟乙烯介质板、上层泡沫介质层、中间层周期性金属贴片、中间层纯聚四氟乙烯介质板、下层泡沫介质层、下层周期性金属栅格和下层纯聚四氟乙烯介质板；所述上层泡沫介质层分别与上层纯聚四氟乙烯介质板和中间层纯聚四氟乙烯介质板粘接，所述下层泡沫介质层分别与中间层纯聚四氟乙烯介质板和下层纯聚四氟乙烯介质板粘接。本发明目的在于低损耗、高性能地实现从线极化波入射到圆极化波出射的极化转换，具有超薄、宽轴比带宽等特性，并且能够在大入射角度下实现极化转换功能。

技术领域

本发明属于线圆极化波转换技术领域，特别涉及一种新型三层栅格-贴片型线圆极化转换器，适用于低剖面、低损耗、高圆极化纯度的应用要求，由于其在大入射角度情况下仍具有良好性能，因此更适用于波束扫面卫星通信天线中。

背景技术

近年来，随着移动卫星通信技术的快速发展，天线应用的范围越来越广，对于不同传播环境下的通信需求也越来越高。因此，单一模式的线极化电磁波模式已不能满足要求。此时，圆极化波显示出更好的特征：圆极化波在雨云的抗干扰效应方面具有突出的性能，且在Ku/Ka频带或更高频带的常用性能通信系统尤为突出。此外，在不稳定的飞行条件下，圆极化波可以保持通信顺畅。由于具备这些优点，圆极化波已广泛用于卫星通信，雷达，遥测，电子对抗和电视广播等诸多领域。

目前，天线产生圆极化波的方式主要有两种，一种是天线本身即可辐射圆极化波，例如圆极化喇叭天线、四臂螺旋天线等，它们虽然易于产生圆极化波束，但是剖面高度无法做小，且应用领域受限；另一种是目前较为常用的技术，在线极化天线的辐射口面上方一定高度处加线圆极化转换器，这是一种基于频率选择表面(FSS)技术的实现方式，它是由大量无源谐振单元组成的单层或多层周期性阵列结构，由周期性排列的金属贴片单元或在金属屏上周期性排列的孔径单元构成。它的优势在于可以脱离天线本身进行独立设计，可以实现轻薄设计且应用领域广泛。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型三层栅格-贴片型线圆极化转换器，目的在于低损耗、高性能地实现从线极化波入射到圆极化波出射的极化转换，具有超薄、宽轴比带宽等特性，并且能够在大入射角度下实现极化转换功能，适用于平面动中通卫星通信系统中，具有较强的实用价值。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供的一种新型三层栅格-贴片型线圆极化转换器，从上层至下层依次包括上层周期性金属栅格、上层纯聚四氟乙烯介质板、上层泡沫介质层、中间层周期性金属贴片、中间层纯聚四氟乙烯介质板、下层泡沫介质层、下层周期性金属栅格和下层纯聚四氟乙烯介质板；所述上层周期性金属栅格与上层纯聚四氟乙烯介质板为一体结构，所述中间层周期性金属贴片与中间层纯聚四氟乙烯介质板为一体结构，所述下层周期性金属栅格与下层纯聚四氟乙烯介质板为一体结构，所述上层泡沫介质层分别与上层纯聚四氟乙烯介质板和中间层纯聚四氟乙烯介质板粘接，所述下层泡沫介质层分别与中间层纯聚四氟乙烯介质板和下层纯聚四氟乙烯介质板粘接。

进一步地，所述上层周期性金属栅格和下层周期性金属栅格均包含多组周期性交替布置的金属栅格单元。

进一步地，所述金属栅格单元包含第一矩形金属栅格、第二矩形金属栅格和第三矩形金属栅格，所述第一矩形金属栅格和第三矩形金属栅格的尺寸相等，并且设置在第二矩形金属栅格的两侧；所述第二矩形金属栅格分别与第一矩形金属栅格和第三矩形金属栅格相连接，所述第二矩形金属栅格的尺寸大于第一矩形金属栅格和第三矩形金属栅格的尺寸。

进一步地，所述中间层周期性金属贴片包含多个独立均匀布置的矩形金属贴片，所述矩形金属贴片的尺寸大于第一矩形金属栅格、第二矩形金属栅格以及第三矩形金属栅格的尺寸。