一种基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器

本技术涉及无线通信，具体涉及一种基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器。

背景技术：

1、随着社会的不断发展，新一代无线通信技术兴起，人们对于通信的要求越来越高，社会对于频带资源的需求也愈来愈高，因此，大带宽成为了当今通信相关技术的一个重要指标。而卫星通信存在着许多仍未利用的高频带资源，成为了当今研究的一个重点方向；卫星通信通常需要满足高增益和圆极化的特性，所以，透射阵列天线作为一种高增益天线，成为了一个优良的选项。另一方面，为了实现圆极化的电磁波，一般来说，需要圆极化馈源，但是圆极化馈源通常结构复杂，成本高昂，因此，使用线极化馈源，通过超表面来实现圆极化特性成为了当今一种研究方向。

2、例如中国专利cn209056606u公开了一种s波段内的超宽带线-圆极化转换器，包括由下往上依次层叠的底层金属反射板、第一介质层、置于两介质层之间的中间层金属谐振单元、第二介质层及顶层金属谐振单元；所述顶层金属谐振单元为十字形结构，中间层金属谐振单元呈椭圆形结构，所述椭圆形结构内部具有开槽。

3、但是，其技术存在以下问题，该天线不具备良好的匹配特性，单个超表面层的匹配特性很差，在不依靠复杂的馈电网络的情况下，仅仅通过超表面的极化转换能力无法较好的实现线转圆极化的功能。

4、基于此，本实用新型设计了一种基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型提供了一种基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器。

2、为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

3、一种基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，包括pcb介质基板和金属层；

4、所述pcb介质基板自上而下包括顶层介质层、中上介质层、中间介质层、中下层介质层、下层介质层和底层介质层；

5、所述金属层自上而下包括顶层金属贴片层、次顶层金属贴片层、中间金属贴片层、上接地层、带状线层和下接地层。

6、更进一步的，所述顶层金属贴片层、顶层介质层、次顶层金属贴片层、中上介质层、中间金属贴片层、中间介质层、上接地层、中下层介质层、带状线层、下层介质层、下接地层和底层介质层的俯视图均为正方形。

7、更进一步的，所述顶层金属贴片层、顶层介质层、次顶层金属贴片层、中上介质层、中间金属贴片层、中间介质层、上接地层、中下层介质层、带状线层、下层介质层、下接地层和底层介质层自上而下依次分布。

8、更进一步的，所述顶层金属贴片层、次顶层金属贴片层、中间金属贴片层相同，都为均匀分布的方切角型超表面层。

9、更进一步的，所述上接地层和下接地层各自蚀刻有两条关于转换器中心对称的缝隙。

10、更进一步的，所述上接地层可视为下接地层旋转90°，上接地层缝隙平行于y轴，下接地层缝隙则平行于x轴，上接地层、下接地层的尺寸相同。

11、更进一步的，所述带状线层由两条带状线组成，两条带状线关于转换器中心对称。

12、更进一步的，所述顶层金属贴片层、次顶层金属贴片层、中间金属贴片层的贴片形状包括但不限于方形与切角型，同样包括叶子型、十字型、方切角型。

13、更进一步的，所述上接地层、下接地层的缝隙端头的形状包括但不限于矩形，也包括扇形、三角形。

14、更进一步的，所述带状线层可通过改变带状线的长度实现相位补偿，带状线的匹配端子的形状包括但不局限于矩形，同样包括扇形、三角形。

15、本实用新型具有以下技术效果：

16、1.本实用新型使用带状线作为真延迟线来进行相位补偿，仅需调整带状线长度就可改变相位，调整方便，能在较宽的频带内实现线性相位。

17、2.本实用新型具有极化扭转功能，带状线两端呈90°，可以将x极化方向电磁波转为y极化方向的电磁波，使用线极化馈源，成本低廉，更具有实用意义。

18、3.本实用新型使用标准pcb工艺，生产方便，可以批量制作，符合商业需求，本实用使用三层超表面层，具有良好的匹配特性，本实用新型具有极化选择功能，可以滤除其他方向的电磁波，只通过x极化方向的入射波。

技术特征：

1.一种基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，包括pcb介质基板和金属层，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，其特征在于，所述顶层金属贴片层(1)、顶层介质层(2)、次顶层金属贴片层(3)、中上介质层(4)、中间金属贴片层(5)、中间介质层(6)、上接地层(7)、中下层介质层(8)、带状线层(9)、下层介质层(10)、下接地层(11)和底层介质层(12)的俯视图均为正方形。

3.根据权利要求2所述的基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，其特征在于，所述顶层金属贴片层(1)、顶层介质层(2)、次顶层金属贴片层(3)、中上介质层(4)、中间金属贴片层(5)、中间介质层(6)、上接地层(7)、中下层介质层(8)、带状线层(9)、下层介质层(10)、下接地层(11)和底层介质层(12)自上而下依次分布。

4.根据权利要求3所述的基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，其特征在于，所述顶层金属贴片层(1)、次顶层金属贴片层(3)、中间金属贴片层(5)相同，都为均匀分布的方切角型超表面层。

5.根据权利要求4所述的基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，其特征在于，所述上接地层(7)和下接地层(11)各自蚀刻有两条关于转换器中心对称的缝隙。

6.根据权利要求5所述的基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，其特征在于，所述上接地层(7)可视为下接地层(11)旋转90°，上接地层(7)缝隙平行于y轴，下接地层(11)缝隙则平行于x轴，上接地层(7)、下接地层(11)的尺寸相同。

7.根据权利要求6所述的基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，其特征在于，所述带状线层(9)由两条带状线组成，两条带状线关于转换器中心对称。

8.根据权利要求7所述的基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，其特征在于，所述顶层金属贴片层(1)、次顶层金属贴片层(3)、中间金属贴片层(5)的贴片形状包括但不限于方形与切角型，还包括叶子型、十字型、方切角型。

9.根据权利要求8所述的基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，其特征在于，所述上接地层(7)、下接地层(11)的缝隙端头的形状包括但不限于矩形，也包括扇形、三角形。

10.根据权利要求9所述的基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，其特征在于，所述带状线层(9)可通过改变带状线的长度实现相位补偿，带状线的匹配端子的形状包括但不局限于矩形，同样包括扇形、三角形。

技术总结
本技术公开了一种基于三层超表面的可调相线转圆极化转换器，属于无线通信技术领域，包括PCB介质基板和金属层。通过上述方式，本技术使用三层超表面层，具有良好的匹配特性，通过带状线作为真延迟线来进行相位补偿，仅需调整带状线长度就可改变相位，调整方便，能在较宽的频带内实现线性相位，本技术具有极化选择功能，可以滤除其他方向的电磁波，只通过X极化方向的入射波，还具有极化扭转功能，带状线两端呈90°，可以将X极化方向电磁波转为Y极化方向的电磁波，使用线极化馈源，成本低廉，更具有实用意义，无需设计复杂的馈电网络，简化了结构，降低了设计难度。

技术研发人员：曹越,曹朴,郁梅,于玮
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：20240517
技术公布日：2024/12/23