CN113097739A - 一种透射型圆极化波交叉转换装置 - Google Patents

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尚帅
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    • H01Q15/242—Polarisation converters

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Abstract

本发明公开了一种透射型圆极化波交叉转换装置，属于电磁波技术领域。其包括以阵列方式排布的基本组成单元；基本组成单元包括介质基板和位于介质基板上、下表面的金属拓扑结构；金属拓扑结构包括***圆环，在***圆环的圆心处设有交叉十字，交叉十字的枝节末端还均连接有外弧。本发明具有圆极化波交叉转换透射传输的特性，能够对特定频率范围的圆极化波可实现透射的交叉极化转换，并且结构更加轻薄。

Description

一种透射型圆极化波交叉转换装置
技术领域
本发明涉及到电磁波技术领域，特别涉及一种用透射型圆极化波交叉转换装置。
背景技术
相位梯度超表面不仅可以实现对反射波的极化进行操控，还可以对透射波的极化进行调控。透射型超表面的传输效率是最为关键性的因素，因此在设计超表面时需要考虑的就是该如何提升其自身传输效率。
通常情况下，单层传输型超表面所能完成的相位调控很难覆盖2π的范围，其解决方案是采用级联多层结构完成对电磁波的相位调控，但是该方案具有高损耗，制造工艺复杂和难于集成等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明为提供了一种用透射型圆极化波交叉转换装置。该装置具有圆极化波交叉转换透射传输的特性，能够对特定频率范围的圆极化波可实现透射的交叉极化转换，并且结构更加轻薄。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种透射型圆极化波交叉转换装置，包括以阵列方式排布的基本组成单元；所述基本组成单元包括介质基板和位于介质基板上、下表面的金属拓扑结构；所述金属拓扑结构包括***圆环，在***圆环的圆心处设有横枝节和竖枝节中间交叉的十字图形，十字图形的每一末端均连接有外弧。
进一步的，所述十字图形的末端连接外弧的中间位置。
进一步的，所述竖枝节长于横枝节。
进一步的，位于同一枝节两端的外弧相互对称。
进一步的，所述介质基板的材料为F4B基材，所述金属拓扑结构的材料为铜。
本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
1.从物理尺度出发，本发明易于实现轻薄化设计。
2.从电磁特性观察，本发明展现出圆极化波交叉转换透射传输的特性。
3.从电磁特性分析，本发明对特定频率范围内的圆极化波可实现高效透射的交叉极化转换。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是图1的基本组成单元结构示意图。
图3是本发明在圆极化波激励下的透射幅度及极化转换率。
图中：1、介质基板，2、外弧，3、***圆环，4、十字图形。
具体实施方式
下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
一种透射型圆极化波交叉转换装置，包括以阵列方式排布的基本组成单元；所述基本组成单元包括介质基板和位于介质基板上、下表面的金属拓扑结构；所述金属拓扑结构包括***圆环，在***圆环的圆心处设有横枝节和竖枝节中间交叉的十字图形，十字图形的每一末端均连接有外弧。
进一步的，所述十字图形的末端连接外弧的中间位置。
进一步的，所述竖枝节长于横枝节。
进一步的，位于同一枝节两端的外弧相互对称。
进一步的，所述介质基板的材料为F4B基材，所述金属拓扑结构的材料为铜。
下面为一个更具体的实施例：
如图1～2所示，本实施例包含以矩形阵列方式排布的四个基本组成单元。
本实施例克服单层传输型超表面相位调控范围窄、多层传输型装置物理尺度厚等不足，采用以薄尺度介质基板为支撑，介质基板的上下表面均蚀刻同样的金属拓扑结构。透射波的相位变化是通过对金属拓扑结构的调整来实现，构建覆盖2π的相位变化区间。
该设计采用叠层结构设计，中间层为介质基板1，介质基板上、下表面的金属拓扑结构完全一致，并且两者可视为在彼此表面上的投影。
金属拓扑结构包括***圆环3，在***圆环的圆心处设有十字图形4，十字图形的枝节末端还均连接有外弧2。十字图形末端连接外弧的中间位置，且十字图形的竖枝节长于横枝节。
介质基板1选用F4B基材(相对介电常数为2.65、损耗角正切值为0.001)；金属拓扑结构所涉及到的金属选用铜(电导率为5.8×107S/m)。
参照图3，利用电磁仿真工具CST Microwave Studio实现对设计单元进行全波电磁仿真分析。最终优化所得的参数分别为：***圆环外圈圆的直径p＝7mm，***圆环内圈圆的半径r＝3.3mm，竖枝节所对外弧半径r1＝2.5mm，横枝节所对外弧半径r2＝2mm，竖枝节所述外弧的圆弧角θ1＝60°，横枝节所对外弧的圆弧角θ2＝80°，介质基板厚度h＝1.5mm。

Claims (5)

1.一种透射型圆极化波交叉转换装置，其特征在于，包括以阵列方式排布的基本组成单元；所述基本组成单元包括介质基板和位于介质基板上、下表面的金属拓扑结构；所述金属拓扑结构包括***圆环，在***圆环的圆心处设有横枝节和竖枝节中间交叉的十字图形，十字图形的每一末端均连接有外弧。
2.根据权利要求1所述的一种透射型圆极化波交叉转换装置，其特征在于，所述十字图形的末端连接外弧的中间位置。
3.根据权利要求2所述的一种透射型圆极化波交叉转换装置，其特征在于，所述竖枝节长于横枝节。
4.根据权利要求3所述的一种透射型圆极化波交叉转换装置，其特征在于，位于同一枝节两端的外弧相互对称。
5.根据权利要求1所述的一种透射型圆极化波交叉转换装置，其特征在于，所述介质基板的材料为F4B基材，所述金属拓扑结构的材料为铜。
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