本發(fā)明涉及一種平面結(jié)構(gòu)電磁波垂直極化到水平極化轉(zhuǎn)換器，屬于電磁技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

信息化條件下，來自外界的電磁干擾對用頻設(shè)備的威脅越來越大，電磁波的傳播控制成為電磁領(lǐng)域研究的熱點。在通信技術(shù)中，利用不同的極化具有不同的傳播特性，結(jié)合收發(fā)天線的極化特性，可以實現(xiàn)電磁波的最佳發(fā)射和接受。中波廣播采用垂直極化傳播，因為電波的特性，如果水平極化的電波傳播會在大地表面產(chǎn)生極化電流，極化電流受大地的阻抗影響，而使電場信號衰減掉，而垂直極化方式不易產(chǎn)生極化電流。電視、調(diào)頻廣播和短波廣播一般采用水平極化方式。電視信號和調(diào)頻廣播為空間直接波傳播，不是地面波傳播，不同于上述水平極化波在地球表面?zhèn)鞑p耗大的情況。遠(yuǎn)距離的短波廣播為電離層反射傳播方式采用水平極化的主要原因是:1)工業(yè)電磁干擾大多為垂直極化的，采用水平極化有利于抗干擾;2)對于山丘和城市大建筑物阻擋造成信號傳播的陰影區(qū)，當(dāng)接收天線離地面高度大于一個波長時，水平極化電磁波的繞射能力比垂直極化略好一些;3)架設(shè)水平極化天線時的支持物(如鐵桿、塔等)及垂直饋線等的感應(yīng)場的再輻射對天線特性影響較小。

電磁波的極化控制是電磁波空間傳播控制的重要研究內(nèi)容，在雷達(dá)抗干擾的研究中，可以通過垂直極化波的天線工作來抑制敵方水平極化波的干擾。通常一副天線僅具有一種極化，為了適應(yīng)現(xiàn)代電子戰(zhàn)大縱深、全方位、高機(jī)動和戰(zhàn)場信息密集多變的特點，對天線極化自適應(yīng)要求日益迫切，為此極化可調(diào)的多極化天線在現(xiàn)代雷達(dá)、通信及電子偵察與干擾等領(lǐng)域具有重要的新用途。在應(yīng)用中通常需要電磁波極化轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再將天線輻射出去，但是極化轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種平面結(jié)構(gòu)電磁波垂直極化到水平極化轉(zhuǎn)換器。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種平面結(jié)構(gòu)電磁波垂直極化到水平極化轉(zhuǎn)換器，包括：第一諧振單元、第一介質(zhì)層、防透射層、第二介質(zhì)層、第二諧振單元，所述第一諧振單元彼此間隔的排列在第一介質(zhì)層頂面，所述第一介質(zhì)層底面、防透射層、第二介質(zhì)層頂面依次連接，所述第二諧振單元與第一諧振單元相對應(yīng)彼此間隔的排列在第二介質(zhì)層背面；所述第一諧振單元：包括：金屬框、金屬條，所述金屬框內(nèi)豎直設(shè)置有開口的金屬條，金屬條兩個自由端上呈中心對稱方式設(shè)置有金屬化通孔；所述第二諧振單元包括：金屬框、金屬條，所述金屬框內(nèi)水平設(shè)置有開口的金屬條；所述防透射層上對應(yīng)每組金屬化通孔位置均設(shè)置有過孔，所述第一諧振單元上兩個金屬化通孔依次穿過第一介質(zhì)層、防透射層上過孔、第二介質(zhì)層、第二諧振單元金屬框內(nèi)金屬條的兩個自由端。

作為優(yōu)選方案，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層均采用羅杰斯rt5880板。

作為優(yōu)選方案，所述第一諧振單元、第二諧振單元的尺寸為10*10*3.5mm。

作為優(yōu)選方案，所述金屬化通孔直徑為0.4mm。

作為優(yōu)選方案，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層的厚度為1.524mm

作為優(yōu)選方案，所述防透射層采用金屬板。

作為優(yōu)選方案，所述防透射層上過孔的直徑大于金屬化通孔的直徑。

有益效果：本發(fā)明提供的一種平面結(jié)構(gòu)電磁波垂直極化到水平極化轉(zhuǎn)換器，有如下優(yōu)點：

（1）與傳統(tǒng)的極化轉(zhuǎn)換器相比本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易加工，通過調(diào)節(jié)諧振單元的大小可以實現(xiàn)方便的調(diào)節(jié)諧振頻率。

（2）本發(fā)明中極化轉(zhuǎn)換器厚度約3.5mm，占用的體積小，完全符合現(xiàn)代無線電通信低剖面的要求。

（3）本發(fā)明中提出了新的計劃轉(zhuǎn)換方式，既傳導(dǎo)耦合。本發(fā)明中的計劃轉(zhuǎn)換能夠進(jìn)行周期性擴(kuò)展，使得結(jié)構(gòu)靈活多變，易于實現(xiàn)量產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為第一諧振單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的背面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為第二諧振單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的側(cè)面剖視圖；

圖6為對應(yīng)一組金屬化通孔的防透射層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為電磁波極化轉(zhuǎn)化的示意圖；

圖8為電磁波極化轉(zhuǎn)化的s1（y）1（y）反射系數(shù)仿真圖；

圖9為電磁波極化轉(zhuǎn)化的s2（x）1（y）透射系數(shù)仿真圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1-圖6所示，一種平面結(jié)構(gòu)電磁波垂直極化到水平極化轉(zhuǎn)換器，包括：第一諧振單元1、第一介質(zhì)層2、防透射層3、第二介質(zhì)層4、第二諧振單元5，所述第一諧振單元1彼此間隔的排列在第一介質(zhì)層2頂面，所述第一介質(zhì)層2底面、防透射層3、第二介質(zhì)層4頂面依次連接，所述第二諧振單元5與第一諧振單元1相對應(yīng)的彼此間隔的排列在第二介質(zhì)層4背面；所述第一諧振單元1：包括：金屬框6、金屬條7，所述金屬框6內(nèi)豎直設(shè)置有開口的金屬條7，金屬條7兩個自由端上呈中心對稱方式設(shè)置有金屬化通孔8；所述第二諧振單元5包括：金屬框6、金屬條7，所述金屬框6內(nèi)水平設(shè)置有開口的金屬條7；所述防透射層3上對應(yīng)每組金屬化通孔8位置均設(shè)置有過孔9，所述第一諧振單元1上兩個金屬化通孔8依次穿過第一介質(zhì)層2、防透射層3上過孔9、第二介質(zhì)層4、第二諧振單元5金屬框6內(nèi)金屬條7的兩個自由端。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本申請中的技術(shù)方案，具體實施例如下，由多個第一諧振單元、第二諧振單元沿著正交方向規(guī)則排列構(gòu)成，組成一個8*8的陣列，每個第一諧振單元、第二諧振單元的尺寸為10*10*3.5mm。第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層采用羅杰斯rt5880板（介電常數(shù)是2.2，損耗正切0.0009），，第一諧振單元、第二諧振單元金屬條開縫拐角處打兩個成中心對稱的金屬化通孔，使第一諧振單元與第二諧振單元連接起來，孔的直徑為0.4mm。第二諧振單元是在第一諧振單元對應(yīng)位置旋轉(zhuǎn)90度排列的。防透射層采用金屬板，金屬板上過孔的直徑要比金屬化通孔直徑要大防止與金屬板接觸。

本設(shè)計共有5層，兩層厚度一樣的羅杰斯板中間夾著金屬板，每層羅杰斯板的厚度是1.524mm。羅杰斯板上下表面排列有金屬材料的第一諧振單元、第二諧振單元，每層通過層壓的方式結(jié)合在一起。

如圖7所示，當(dāng)極化方向為y方向的電磁波從第一諧振單元正面端口1垂直入射時，在第一諧振單元上產(chǎn)生諧振形成極化電流，通過金屬化過孔將電流傳導(dǎo)至第二諧振單元，然后輻射出去電磁波，因為第二諧振單元旋轉(zhuǎn)90度，所以電磁波的電場旋轉(zhuǎn)90度，形成x方向的電磁波從第二諧振單元背面端口2輻射出去，從而實現(xiàn)了y極化方向電磁波轉(zhuǎn)換成x極化方向的電磁波。

如圖8-9所示，本設(shè)計的電磁波極化轉(zhuǎn)化的s1（y）1（y）反射系數(shù)和s2（x）1（y）透射系數(shù)仿真圖，轉(zhuǎn)換效率97%，通過仿真顯示剩余的3%是由于介質(zhì)損耗，如果選用損耗低的介質(zhì)可以提高轉(zhuǎn)化效率接近到100%。通過改變諧振單元的大小可以改變轉(zhuǎn)換的頻率，所以對于設(shè)計具有靈活性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。