技術領域

本發明屬于微波技術領域，涉及一種微波頻段有源頻率選擇表面可調極化轉換器。

背景技術

空間傳播的電磁波按照極化方式分為線極化波、橢圓極化波和圓極化波；目前的大部分微波發生器產生的波都是線極化波，必須利用圓極化轉換器等將線極化波轉換為圓極化波。1964年J.R.Pyle首次在文獻中提出用金屬細絲組成的柵條做圓極化器，隨后就有了各種金屬線式的光柵圓極化器問世。但是它們或者軸比不穩定，或者頻帶較窄，而且損耗也比較大。1984年，Level等人首次提出可以使用頻率選擇表面(FSS)來設計圓極化器，這種頻率選擇表面是由在介質板上印刷多層金屬折線柵的方式制成。之后對基于頻率選擇表面的圓極化器做了大量的研究，使這種線/圓極化轉換器在高頻、寬帶、厚度等方面日益成熟。目前頻率選擇表面式的圓極化器由于具有體積小，易于加工，工作頻率高等優點在毫米、亞毫米波段廣泛應用。但是這些圓極化轉換器是固定的轉換，不具有可調性。

隨著技術的發展，越來越多的場合需要實現極化復用。而目前應用的可調極化轉換器大部分是利用機械移動進行調節，速度較慢已不能滿足實際應用的需要。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種微波頻段有源頻率選擇表面可調極化轉換器，該轉換器具備自動極化轉換可控制的能力，同時調節速度快、體積小，結構簡單。

為達到上述目的，本發明所述的微波頻段有源頻率選擇表面可調極化轉換器包括介質基板、第一PIN管、第二PIN管及若干第三PIN管，介質基板的前表面及后表面上正對刻蝕有若干組金屬環折線柵，同一表面上各組金屬環折線柵等間距分布，各組金屬環折線柵均包括第一金屬環、第二金屬環、第三金屬環、第四金屬環、若干第一半橢圓金屬環及若干第二半橢圓金屬環，第一金屬環、第二金屬環、第三金屬環及第四金屬環均為四分之一橢圓結構，第一金屬環的開口、各第一半橢圓金屬環的開口及第二金屬環的開口均向下，第三金屬環的開口、各第二金屬半橢圓環的開口及第四金屬環的開口均向上；

在同一組金屬環折線柵中，所述第一金屬環的下端與第一個第一半橢圓金屬環的一端相連接，相鄰兩個第一半橢圓金屬環的端部之間相連接，第二金屬環的下端與最后一個第一半橢圓金屬環的一端相連接；第三金屬環的下端與第一個第二半橢圓金屬環的一端相連接，相鄰兩個第二半橢圓金屬環的端部之間相連接，第四金屬環的下端與最后一個第二半橢圓金屬環的一端相連接，且第一金屬環正對第三金屬環，第二金屬環正對第四金屬環，各第一半橢圓金屬環正對對應的第二半橢圓金屬環；所述第一金屬環與第一個第一半橢圓金屬環的連接處和第三金屬環與第一個第二半橢圓金屬環的連接處通過第一PIN管相連接，相鄰兩個第一半橢圓金屬環的連接處與對應相鄰兩個第二半橢圓金屬環的連接處通過第三PIN管相連接，第二金屬環與最后一個第一半橢圓金屬環的連接處和第四金屬環與最后一個第二半橢圓金屬環的連接處通過第二PIN管相連接；

使用時，各第一金屬環的上端與電源的正極相連接，各第三金屬環的上端與電源的負極相連接。

所述介質基板的厚度為h；

所述第一半橢圓金屬環的寬度及第二半橢圓金屬環的寬度均為h1；

相鄰兩組金屬環折線柵的頂部之間的間距為h2；

第一半橢圓金屬環內側面長軸的長度、第二半橢圓金屬環內側面長軸的長度、第一金屬環內側面長軸的長度、第二金屬環內側面長軸的長度、第三金屬環內側面長軸的長度及第四金屬環內側面長軸的長度均為r1；

第一半橢圓金屬環內側面短軸的長度、第二半橢圓金屬環內側面短軸的長度、第一金屬環內側面短軸的長度、第二金屬環內側面短軸的長度、第三金屬環內側面短軸的長度及第四金屬環內側面短軸的長度均為r2；

第一半橢圓金屬環的壁面寬度、第二半橢圓金屬環的壁面寬度、第一金屬環的壁面寬度、第二金屬環的壁面寬度、第三金屬環的壁面寬度及第四金屬環的壁面寬度均為w；

所述第一金屬環與第一個第一半橢圓金屬環的連接處與第三金屬環與第一個第二半橢圓金屬環的連接處之間的間距、相鄰兩個第一半橢圓金屬環的連接處與對應相鄰兩個第二半橢圓金屬環的連接處之間的間距、以及第二金屬環與最后一個第一半橢圓金屬環的連接處與第四金屬環與最后一個第二半橢圓金屬環的連接處之間的間距均為g；

其中，h：h1：h2：r1：r2：w：g＝3：6.58：14：3.556：2.91：0.38：1.09。

所述第一PIN管的工作頻率、第二PIN管的工作頻率、以及第三PIN管的工作頻率均大于等于10GHz。