CN114094295B - 基于人工磁导体结构的磁壁波导 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微波技术领域，具体涉及一种基于人工磁导体结构的磁壁波导，包括介质板，所述介质板为矩形筒状结构；所述介质板的内壁上阵列分布有若干个金属贴片，所述介质板的外壁设置有金属平面，介质板中设置有金属化通孔，金属化通孔的两端分别与金属平面以及对应的金属贴片连接。本发明的优点在于：本发明对传统电壁波导进行改造，将传统蘑菇型人工磁导体构造成基于人工磁导体的磁壁矩形波导，使其波导的四个面采用人工磁导体包围，从而可实现更多电磁波传输功能，扩展微波领域的功能性。

Description

基于人工磁导体结构的磁壁波导
技术领域
本发明涉及微波技术领域，具体涉及一种基于人工磁导体结构的磁壁波导。
背景技术
目前人工磁导体的结构快速发展，常基于人工磁导体进行反射结构设置，传统蘑菇型磁导体作为人工磁导体的常规结构已广泛应用于微波技术设计。
现有技术中，例如申请号为CN201410305969.X的中国发明专利公开了一种基于人工磁导体的低剖面极化扭转反射板，该结构基于蘑菇型人工磁导体，通过改变金属通孔的数量和位置，从而破坏该结构的阻抗对称性，激励起正交极化的电场，实现极化扭转的特性。适当地调节金属通孔的位置，可以实现较大的极化扭转带宽。
现有技术中，将传统蘑菇型人工磁导体构造成基于人工磁导体的磁壁矩形波导尚未发现，传统电壁波导不能实现更多电磁波传输功能、扩展微波领域的功能性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：
现有技术中，将传统蘑菇型人工磁导体构造成基于人工磁导体的磁壁矩形波导尚未发现。本发明的原理结构基于人工磁导体的磁壁波导可以扩展微波领域中传统电壁波导的功能性。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种基于人工磁导体结构的磁壁波导，包括介质板，所述介质板为矩形筒状结构；
所述介质板的内壁上阵列分布有若干个金属贴片，所述介质板的外壁设置有金属平面，介质板中设置有金属化通孔，金属化通孔的两端分别与金属平面以及对应的金属贴片连接。
本发明对传统电壁波导进行改造，将传统蘑菇型人工磁导体构造成基于人工磁导体的磁壁矩形波导，使其波导的四个面采用人工磁导体包围，从而可实现更多电磁波传输功能，扩展微波领域的功能性。
优化的，所述介质板包括四块依次连接的介质基板；
所述金属贴片设置在介质基板的内壁上，金属平面设置在介质基板的外壁上，金属化通孔位于介质基板中。
优化的，所述介质板的截面为矩形，矩形的长边长度大于宽边长度。
优化的，所述介质板内部贯通的方向为传输方向，介质板内壁上的金属贴片沿传输方向阵列分布。
优化的，所述金属贴片在介质板内壁上沿垂直于传输方向的方向阵列分布。
优化的，所述金属贴片为矩形。
优化的，所述金属化通孔为圆孔。
优化的，所述金属化通孔连接至对应金属化通孔的中间位置。
优化的，磁壁波导的传输磁场垂直于磁壁波导。
优化的，磁壁波导的电场平行于磁壁波导的横磁波或横电波。
本发明的优点在于：
本发明对传统电壁波导进行改造，将传统蘑菇型人工磁导体构造成基于人工磁导体的磁壁矩形波导，使其波导的四个面采用人工磁导体包围，从而可扩展微波领域的功能性。
附图说明
图1为本发明实施例中基于人工磁导体结构的磁壁波导的三维结构示意图；
图2为本发明实施例中基于人工磁导体结构的磁壁波导的单元结构图；
图3为本发明实施例中基于人工磁导体结构的反射相位图(示意图)；
图4为本发明实施例中基于人工磁导体结构的磁壁波导内部的基模磁场分布示意图；
图5为本发明实施例中基于人工磁导体结构的磁壁波导内部的基模电场分布示意图；
其中，
金属贴片-1；金属平面-2；金属化通孔-3；介质基板-4；传输方向-X。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于人工磁导体结构的磁壁波导，包括介质板、金属贴片1、金属平面2、金属化通孔3。
如图1、2所示，所述介质板为矩形筒状结构；所述介质板的截面为矩形，矩形的长边长度大于宽边长度。所述介质板的内壁上阵列分布有若干个金属贴片1，所述金属贴片1为矩形。所述介质板的外壁设置有金属平面2，介质板中设置有金属化通孔3，所述金属化通孔3为圆孔。金属化通孔3的两端分别与金属平面2以及对应的金属贴片1连接。具体的，所述金属化通孔3连接至对应金属化通孔3的中间位置，所述金属化通孔3与金属贴片1一一对应。
具体的，所述介质板包括四块依次连接的介质基板4；所述金属贴片1设置在介质基板4的内壁上，金属平面2设置在介质基板4的外壁上，即介质板的四周被金属平面2包围，金属化通孔3位于介质基板4中，金属化通孔3垂直于对应的金属贴片1、金属平面2、介质基板4。
如图1所示，所述介质板内部贯通的方向为传输方向X，以传输方向X为X轴，以介质板底面为XOY面建立XYZ坐标系，介质板内壁上的金属贴片1沿传输方向X阵列分布。所述金属贴片1在介质板内壁上沿垂直于传输方向X的方向阵列分布，即金属贴片1沿X轴阵列分布，且介质板上下内壁的金属贴片1沿Y轴阵列，介质板左右内壁的金属贴片1沿Z轴阵列。即，带状金属贴片设置为沿x轴方向进行周期性排列，形成蘑菇型的人工磁导体结构，各波导四壁的金属贴片沿设置x轴方向等距周期性排列，形成波导的长边磁壁和短边磁壁。
磁壁波导的传输磁场垂直于磁壁波导。磁壁波导的电场平行于磁壁波导的横磁波或横电波。
如图3所示，本发明的超表面可以使用一个单元结构进行反射相位仿真，在频段17.8GHz点上反射相位约0°，故此时超表面功能是磁导体。
如图4所示，本发明的基于人工磁导体结构的磁壁矩形波导的基模磁场分布示意图，与传统电壁波导的基模电场形成对偶关系。磁壁波导模式的磁场和对应的电壁波导模式电场形成对偶关系。磁壁波导内部的磁力线会在人工磁导体的介质内部磁力线形成闭合。
如图5所示，本发明的基于人工磁导体结构的磁壁矩形波导的基模电场分布示意图，与传统电壁波导的基模磁场形成对偶关系。磁壁波导模式的电场和对应的电壁波导模式磁场形成对偶关系。
本发明对传统电壁波导进行改造，将传统蘑菇型人工磁导体构造成基于人工磁导体的磁壁矩形波导，使其波导的四个面采用人工磁导体包围，从而可实现更多电磁波传输功能，扩展微波领域的功能性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于人工磁导体结构的磁壁波导，其特征在于：包括介质板，所述介质板为矩形筒状结构；
所述介质板的内壁上阵列分布有若干个金属贴片(1)，所述介质板的外壁设置有金属平面(2)，介质板中设置有金属化通孔(3)，金属化通孔(3)的两端分别与金属平面(2)以及对应的金属贴片(1)连接，所述金属化通孔(3)与金属贴片(1)一一对应；
所述介质板内部贯通的方向为传输方向X，介质板内壁上的金属贴片(1)沿传输方向X阵列分布，所述金属贴片(1)在介质板内壁上沿垂直于传输方向X的方向阵列分布；
所述介质板包括四块依次连接的介质基板(4)；
所述金属贴片(1)设置在介质基板(4)的内壁上，金属平面(2)设置在介质基板(4)的外壁上，金属化通孔(3)位于介质基板(4)中。
2.根据权利要求1所述的基于人工磁导体结构的磁壁波导，其特征在于：所述介质板的截面为矩形，矩形的长边长度大于宽边长度。
3.根据权利要求1所述的基于人工磁导体结构的磁壁波导，其特征在于：所述金属贴片(1)为矩形。
4.根据权利要求1所述的基于人工磁导体结构的磁壁波导，其特征在于：所述金属化通孔(3)为圆孔。
5.根据权利要求1所述的基于人工磁导体结构的磁壁波导，其特征在于：所述金属化通孔(3)连接至对应金属化通孔(3)的中间位置。
6.根据权利要求1所述的基于人工磁导体结构的磁壁波导，其特征在于：磁壁波导的传输磁场垂直于磁壁波导。
7.根据权利要求1所述的基于人工磁导体结构的磁壁波导，其特征在于：磁壁波导的电场平行于磁壁波导的横磁波或横电波。
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