本技術(shù)涉及無線通信，具體涉及一種基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

1、隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，當今社會已經(jīng)基本進入5g時代。但其也有不足之處，如：依賴基站，難以實現(xiàn)海洋、高空通信，頻帶資源供不應(yīng)求等。近年來，為了解決這些問題，衛(wèi)星通信等技術(shù)迅速興起，寬帶高增益天線的需求日益增加。傳統(tǒng)高增益天線剖面高，成本高，難以進行大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。為了克服這一限制，基于印刷電路板工藝的平面型陣列天線提供了很好的解決方案，其中平面型空饋陣列天線由于可以通過改變單元尺寸等方式進行相位補償，無需進行復(fù)雜的饋線電路設(shè)計，大大降低了成本，所以得到了廣泛的應(yīng)用。另一方面，為了減少極化損耗，實現(xiàn)高質(zhì)量的無線通信，往往需要天線具有圓極化特性。一般來說，實現(xiàn)圓極化需要圓極化饋源，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，因此，使用線極化饋源，通過超表面來實現(xiàn)圓極化特性成為了當今一種研究方向。

2、例如中國專利cn218648144u公開了基于極化轉(zhuǎn)換超表面的單層全向圓極化透射陣列天線，所述天線包括圓柱形極化轉(zhuǎn)換陣列和雙錐天線，所述圓柱形極化轉(zhuǎn)換陣列包括圓柱形的介質(zhì)筒，所述介質(zhì)筒上形成有若干個周期排列的透射極化轉(zhuǎn)換超表面單元，所述雙錐天線位于所述介質(zhì)筒內(nèi)，用于為所述圓柱形極化轉(zhuǎn)換陣列饋電；所述雙錐天線為全方向性天線，輻射的全向線極化波經(jīng)過所述圓柱形極化轉(zhuǎn)換陣列后轉(zhuǎn)換成全向左旋圓極化波。

3、但是，其技術(shù)存在以下問題，無法在實現(xiàn)線轉(zhuǎn)圓極化的同時，實現(xiàn)較寬的帶寬，無法通過雙層超表面實現(xiàn)極化轉(zhuǎn)換功能，不具備更好的匹配特性和圓極化特性。

4、基于此，本實用新型設(shè)計了一種基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點，本實用新型提供了一種基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器。

2、為實現(xiàn)以上目的，本實用新型通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

3、一種基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，包括金屬層和介質(zhì)層，所述金屬層包括頂層金屬貼片層、次頂層金屬貼片層、上層接地層、帶狀線層、下層接地層和下層金屬貼片層；

4、所述介質(zhì)層包括第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層、第三介質(zhì)層、第四介質(zhì)層和第五介質(zhì)層。

5、更進一步的，所述頂層金屬貼片層、第一介質(zhì)層、次頂層金屬貼片層、第二介質(zhì)層、上層接地層、第三介質(zhì)層、帶狀線層、第四介質(zhì)層、下層接地層、第五介質(zhì)層和下層金屬貼片層自上而下依次分布。

6、更進一步的，所述頂層金屬貼片層、第一介質(zhì)層、次頂層金屬貼片層、第二介質(zhì)層、上層接地層、第三介質(zhì)層、帶狀線層、第四介質(zhì)層、下層接地層、第五介質(zhì)層和下層金屬貼片層的俯視圖均為正方形。

7、更進一步的，所述頂層金屬貼片層、次頂層金屬貼片層則由同樣均勻分布的葉形超表面構(gòu)成，所述頂層金屬貼片層和次頂層金屬貼片層的葉形金屬貼片的中間都開設(shè)有一條縫隙。

8、更進一步的，所述上層接地層、下層接地層各自刻有兩條中心對稱的縫隙，且上層接地層可視為下層接地層旋轉(zhuǎn)90°。

9、更進一步的，所述帶狀線層由兩條相同且中心對稱、首尾90°彎折的帶狀線組成。

10、更進一步的，所述下層金屬貼片層由均勻分布的方形金屬片組成。

11、更進一步的，所述上層接地層和下層接地層的縫隙端頭的形狀包括但不限于矩形，也包括扇形、三角形。

12、更進一步的，所述帶狀線層通過改變帶狀線的長度實現(xiàn)相位補償，帶狀線的匹配端子的形狀包括但不局限于矩形，也包括扇形、三角形。

13、更進一步的，所述下層金屬貼片層的貼片形狀包括但不限于方形，頂層金屬貼片層和次頂層金屬貼片層的貼片形狀包括葉形以及其他改良葉形。

14、本實用新型具有以下技術(shù)效果：

15、1.本實用新型可以通過雙層超表面實現(xiàn)極化轉(zhuǎn)換功能，具備更好的匹配特性和圓極化特性，該極化轉(zhuǎn)換器在實現(xiàn)線轉(zhuǎn)圓極化的同時，調(diào)相便捷，且能實現(xiàn)較寬的帶寬，且使用線極化饋源，成本低，結(jié)構(gòu)簡單。

16、2.本實用新型具有極化選擇作用，僅通過x極化電磁波，并濾除其他方向的電磁波，使用帶狀線作為真延遲線來進行相位調(diào)整和極化扭轉(zhuǎn)，可將x極化方向電磁波扭轉(zhuǎn)為y極化電磁波，同時可通過改變真延遲線長度調(diào)整相位，設(shè)計簡單，修改方便，能在較寬的頻帶內(nèi)實現(xiàn)線性相位。

17、3.本實用新型設(shè)計為一種空饋陣列天線單元，無需設(shè)計復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)圓極化，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計方便。

技術(shù)特征：

1.一種基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，包括金屬層和介質(zhì)層，其特征在于：所述金屬層包括頂層金屬貼片層（1）、次頂層金屬貼片層（3）、上層接地層（5）、帶狀線層（7）、下層接地層（9）和下層金屬貼片層（11）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述頂層金屬貼片層（1）、第一介質(zhì)層（2）、次頂層金屬貼片層（3）、第二介質(zhì)層（4）、上層接地層（5）、第三介質(zhì)層（6）、帶狀線層（7）、第四介質(zhì)層（8）、下層接地層（9）、第五介質(zhì)層（10）和下層金屬貼片層（11）自上而下依次分布。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述頂層金屬貼片層（1）、第一介質(zhì)層（2）、次頂層金屬貼片層（3）、第二介質(zhì)層（4）、上層接地層（5）、第三介質(zhì)層（6）、帶狀線層（7）、第四介質(zhì)層（8）、下層接地層（9）、第五介質(zhì)層（10）和下層金屬貼片層（11）的俯視圖均為正方形。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述頂層金屬貼片層（1）、次頂層金屬貼片層（3）則由同樣均勻分布的葉形超表面構(gòu)成，所述頂層金屬貼片層（1）和次頂層金屬貼片層（3）的葉形金屬貼片的中間都開設(shè)有一條縫隙。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述上層接地層（5）、下層接地層（9）各自刻有兩條中心對稱的縫隙，且上層接地層（5）可視為下層接地層（9）旋轉(zhuǎn)90°。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述帶狀線層（7）由兩條相同且中心對稱、首尾90°彎折的帶狀線組成。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述下層金屬貼片層（11）由均勻分布的方形金屬片組成。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述上層接地層（5）和下層接地層（9）的縫隙端頭的形狀包括但不限于矩形，也包括扇形、三角形。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述帶狀線層（7）通過改變帶狀線的長度實現(xiàn)相位補償，帶狀線的匹配端子形狀包括但不局限于矩形，也包括扇形、三角形。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述下層金屬貼片層（11）的貼片形狀包括但不限于方形，頂層金屬貼片層（1）和次頂層金屬貼片層（3）的貼片形狀包括葉形以及改良葉形。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種基于改良葉形超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，包括金屬層和介質(zhì)層。通過上述方式，本技術(shù)可以通過雙層超表面實現(xiàn)極化轉(zhuǎn)換功能，具備更好的匹配特性和圓極化特性，該極化轉(zhuǎn)換器在實現(xiàn)線轉(zhuǎn)圓極化的同時，調(diào)相便捷，且能實現(xiàn)較寬的帶寬，且使用線極化饋源，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，本技術(shù)具有極化選擇作用，僅通過X極化電磁波，并濾除其他方向的電磁波，使用帶狀線作為真延遲線來進行相位調(diào)整和極化扭轉(zhuǎn)，可將X極化方向電磁波扭轉(zhuǎn)為Y極化電磁波，同時可通過改變真延遲線長度調(diào)整相位，設(shè)計簡單，修改方便，能在較寬的頻帶內(nèi)實現(xiàn)線性相位。

技術(shù)研發(fā)人員：曹越,曹樸,丁鑫浩,杜明珠
受保護的技術(shù)使用者：南通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240517
技術(shù)公布日：2024/12/23