1.本发明涉及极化选择器技术领域，尤其涉及的是一种极化选择器。
背景技术：2.对于目前的通信系统中极化分集使得两个极化可以作为两个独立的通道，此外两个极化的正交性可以应用到全双工的系统中。目前研究主要集中在线极化的极化选择器。
3.现有技术中，圆极化的选择器，由于需要同时考虑两个正交线极化方向的幅度与相位，反射相位与透射相位直接会相互关联，难以得到性能较佳的极化选择器。
4.因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现要素：5.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种极化选择器，旨在解决现有技术中圆极化的选择器性能难以优化的问题。
6.本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
7.一种极化选择器，其中，包括：
8.地板，设置有通孔；
9.第一圆极化天线和第二圆极化天线，分别位于所述地板的两侧；
10.金属柱，位于所述通孔内，且所述金属柱的两端分别连接所述第一圆极化天线和所述第二圆极化天线；
11.其中，所述第一圆极化天线绕所述金属柱旋转的角度为第一角度；
12.所述第二圆极化天线绕所述金属柱旋转的角度为第二角度；
13.通过所述第一角度和所述第二角度的调整，以独立控制透射电磁波和反射电磁波。
14.所述的极化选择器，其中，所述地板的尺寸大于所述第一圆极化天线的尺寸，所述地板的尺寸大于所述第二圆极化天线的尺寸。
15.所述的极化选择器，其中，所述第一圆极化天线与所述地板之间设置有第一介质层；和/或
16.所述第二圆极化天线与所述地板之间设置有第二介质层。
17.所述的极化选择器，其中，所述第一介质层铺满所述地板；
18.所述第二介质层铺满所述地板。
19.所述的极化选择器，其中，所述通孔偏离所述地板的中心设置；
20.所述金属柱偏离所述第一圆极化天线的中心设置；
21.所述金属柱偏离所述第二圆极化天线的中心设置。
22.所述的极化选择器，其中，所述地板的中心、所述第一圆极化天线的中心在所述地板上的投影以及所述第二圆极化天线的中心在所述地板上的投影，均位于以所述通孔的中心为圆心的圆上。
23.所述的极化选择器，其中，所述第一圆极化天线和所述第二圆极化天线均采用矩形天线，所述矩形天线的一组对角形成切角。
24.所述的极化选择器，其中，所述地板为矩形地板。
25.所述的极化选择器，其中，远离所述金属柱的切角为第一切角；
26.所述第一角度为朝向所述第一切角所在位置旋转的角度；
27.所述第二角度为朝向所述第二切角所在位置旋转的角度。
28.一种极化选择器阵列，其中，包括：
29.若干个如上任意一项所述的极化选择器。
30.有益效果：通过对第一角度和第二角度的调整，可以对反射相位以及透射相位进行控制，以独立控制透射电磁波和反射电磁波，从而实现对极化选择器的性能的优化。
附图说明
31.图1是本发明中极化选择器的第一立体图。
32.图2是本发明中极化选择器的第一俯视图。
33.图3是本发明中极化选择器的第一截面图。
34.图4是本发明中极化选择器的第二立体图。
35.图5是本发明中极化选择器的第三立体图。
36.图6是本发明中极化选择器的第二截面图。
37.图7是本发明中极化选择器在β＝0
°
时旋转的角度差与左旋电磁波反射的系数的关系图。
38.图8是本发明中极化选择器在β＝0
°
时旋转的角度差与左旋电磁波反射的相位的关系图。
39.图9是本发明中极化选择器在β＝0
°
时反射圆极化电磁波的相位的图。
40.图10是本发明中极化选择器在β＝0
°
时反射圆极化电磁波的幅度的图。
41.图11是本发明中极化选择器在β＝0
°
及45
°
时旋转的角度差与透过圆极化电磁波的相位的图。
42.附图标记说明：
43.10、地板；11、通孔；20、第一圆极化天线；β、第一角度；21、第一切角；30、第二圆极化天线；γ、第二角度；40、金属柱；50、第一介质层；60、第二介质层。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
45.请同时参阅图1-图11，本发明提供了一种极化选择器的一些实施例。
46.发明人经过研究发现，对于目前的通信系统中极化分集使得两个极化可以作为两个独立的通道，此外两个极化的正交性可以应用到全双工的系统中。目前研究主要集中在线极化的极化选择器，对于圆极化的选择器，由于需要同时考虑两个正交线极化方向的幅度与相位，导致其设计难度大。此外，反射相位与透射相位直接会相互关联，导致独立的控
制反射与透射相位更加困难。本发明基于天线收发系统的思路，采用圆极化天线接收能量通过匹配电路到达另外一层圆极化天线，使得其设计思路变得非常简单。两个天线单元的旋转用控制透射与反射相位，由于相位与天线旋转角度的线性关系，使得透射与反射相位可以独立控制。本发明旨在提出一种圆极化选择表面，对圆极化电磁选择性的通过，并对通过的幅度可进行自由设计，对于透过相位以及反射相位也可以自由设计。该设计可以同时对电磁波幅度、相位以及极化进行控制，可以用于多功能的反射阵以及透射阵的设计。
47.如图1-图3所示，本发明的极化选择器，包括：
48.地板10，设置有通孔11；
49.第一圆极化天线20和第二圆极化天线30，分别位于所述地板10的两侧；
50.金属柱40，位于所述通孔11内，且所述金属柱40的两端分别连接所述第一圆极化天线20和所述第二圆极化天线30；
51.其中，所述第一圆极化天线20绕所述金属柱40旋转的角度为第一角度β；
52.所述第二圆极化天线30绕所述金属柱40旋转的角度为第二角度γ；
53.通过所述第一角度β和所述第二角度γ的调整，以独立控制透射电磁波和反射电磁波。
54.值得说明的是，地板10是指用于接地的板状器件，可以采用金属薄层作为地板10，圆极化天线是指辐射或接收圆极化波的天线，根据圆极化的极化隔离特性，圆极化天线只能接收和自身极化相同的电磁波，对另外一个极化电磁波反射。例如，发射天线是圆极化的，则接收天线也是圆极化的。金属柱40是指连接两个圆极化天线用于传输电磁波的金属柱40状器件。第一圆极化天线20和第二圆极化天线30分别位于地板10的两侧，金属柱40位于通孔11内，且不与通孔11的内壁接触。
55.第一圆极化天线20的边缘相对于地板10并不是平行的，而是呈现一定角度。具体地，以地板10的中心o1为圆心，以经过o1且平行于地板10一边的直线为x轴，以经过o1且平行于地板10相邻边的直线为y轴，以金属柱40的中心轴为转轴，第一圆极化天线20的旋转角度，可以是相对于x轴的角度，也可以是相对于y轴的角度。例如，如图2所示，第一圆极化天线20的中心为o2，第二圆极化天线30的中心为o3，通孔11的中心(金属柱的中心)为o，o、o2的连线与y轴的夹角为第一角度β，o、o3的连线与y轴的夹角为第二角度γ。
56.通过金属柱40的大小的调整，可以对透过电磁波的幅度进行控制。通过对第一角度β和第二角度γ的调整，可以对反射相位以及透射相位进行控制，以独立控制透射电磁波和反射电磁波，从而实现对极化选择器的性能的优化。
57.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图3所示，所述地板10的尺寸大于所述第一圆极化天线20的尺寸，所述地板10的尺寸大于所述第二圆极化天线30的尺寸。具体地，地板10的尺寸较大，第一圆极化天线20和第二圆极化天线30的尺寸较小。地板10的长宽均大于第一圆极化天线20的宽度，地板10的长宽均大于第二圆极化天线30的宽度。
58.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图4-图6所示，所述第一圆极化天线20与所述地板10之间设置有第一介质层50。
59.具体地，地板10和第一圆极化天线20之间间隔设置，通常可以在第一圆极化天线20与地板10之间的间隔内设置第一介质层50，第一介质层50可以采用介电材料制成，也可以采用空气作为第一介质层50。所述第一介质层50铺满所述地板10，
60.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图4-图6所示，所述第二圆极化天线30与所述地板10之间设置有第二介质层60。
61.具体地，地板10和第二圆极化天线30之间间隔设置，通常可以在第二圆极化天线30与地板10之间的间隔内设置第二介质层60，第二介质层60可以采用介电材料制成，也可以采用空气作为第二介质层60。所述第二介质层60铺满所述地板10。
62.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图2所示，所述通孔11偏离所述地板10的中心设置。
63.具体地，通孔11偏离地板的中心o1，那么金属柱40也就偏离地板10的中心o1，例如，通孔11偏离地板10的中心o1的距离为d。
64.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图2所示，所述金属柱40偏离所述第一圆极化天线20的中心设置。
65.具体地，金属柱40也就偏离第一圆极化天线20的中心o2，例如，金属柱40偏离第一圆极化天线20的中心o2的距离为d。
66.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图2所示，所述金属柱40偏离所述第二圆极化天线20的中心设置。
67.具体地，金属柱40也就偏离第二圆极化天线30的中心o3，例如，金属柱40偏离第二圆极化天线30的中心o3的距离为d。
68.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图2所示，所述地板10的中心、所述第一圆极化天线20的中心在所述地板10上的投影以及所述第二圆极化天线30的中心在所述地板10上的投影，均位于以所述通孔11的中心为圆心的圆上。
69.具体地，由于金属柱40偏离地板10的中心o1的距离、金属柱40偏离第一圆极化天线20的中心o2的距离以及金属柱40偏离第二圆极化天线30的中心o3的距离均相等，即长度oo1＝oo2＝oo3，地板10的中心o1、第一圆极化天线20的中心o2在地板上的投影、第二圆极化天线30的中心o3在地板10上的投影位于以通孔11的中心o为圆心的圆上(如图2中的虚线圆所示)。
70.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图2所示，所述第一圆极化天线20和所述第二圆极化天线30均采用矩形天线，所述矩形天线的一组对角形成切角。
71.具体地，第一圆极化天线20和第二圆极化天线30均采用贴片天线，具体为矩形，且矩形的一组对角形成切角，这里的切角是指切除一个角的意思，矩形的切角呈直角三角形。
72.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图2所示，所述地板10为矩形地板10。
73.具体地，地板10采用矩形地板10。为了进一步简化极化选择器的形状，地板10采用正方形地板10，正方形地板10的长度为p，第一圆极化天线20和第二圆极化天线30均采用正方形天线，正方形天线的长度为l，切角为等腰直角三角形，等腰直角三角形的直角边长度为d。
74.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图2所示，由于金属柱40偏离第一圆极化天线20的中心设置，则金属柱40靠近一个切角，且远离另一个切角，远离所述金属柱40的切角为第一切角21，所述第一角度β为朝向所述第一切角21所在位置旋转的角度，所述第二角度γ为朝向所述第一切角21所在位置旋转的角度。
75.具体地，第一角度β和第二角度γ均为以朝向第一切角21的方向旋转的角度。
76.在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述第一圆极化天线20的极化方向为为右旋方向。具体地，所述第一圆极化天线20的极化方向为为右旋方向。
77.具体实施例一
78.p＝12mm，l＝7mm，d＝1.5mm，金属柱的半径为0.5mm，d＝2mm，β＝0
°
或45
°
，γ＝0
°
、45
°
、90
°
、180
°
、270
°
。第一圆极化天线的极化方向为为右旋方向。
79.当β＝0
°
时，旋转的角度差对左旋电磁波反射系数的影响如图7和图8所示。由图7可知，单元的旋转对透射电磁波的幅度影响不大。其通过系数的影响如8所示，透过圆极化电磁波的相位只与两个圆极化天线旋转的角度差有关，并呈线性变化，并且可以实现0～360度的全覆盖。其反射圆极化电磁波的相位和幅度与相位如图9和图10所示，其反射圆极化波的幅度随着单元旋转稳定，而反射圆极化波的相位是贴片单元旋转角度2倍。
80.当β＝45
°
时，由图11可知，透过圆极化电磁波的相位只与两个单元旋转的角度差有关，并呈线性变化，并且可以实现0～360度的全覆盖。由上可知，反射圆极化波的相位与透射圆极化波的相位可以通过两层圆极化天线的旋转独立控制。
81.本发明利用圆极化天线的背靠背的连接方式方式，组成了一个小型的收发系统，实现了对圆极化电磁波的选择性通过，对一个圆极化电磁波反射另外一个圆极化电磁波透过。通过两层圆极化天线的旋转，实现了反射电磁波的相位与透射电磁波的相位独立控制。
82.基于上述任意一实施例的极化选择器，本发明还公开了一种极化选择器阵列，极化选择器阵列包括：若干个如上任意一实施例所述的极化选择器。若干个极化选择器按照阵列排布形成极化选择器阵列。
83.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
技术特征：1.一种极化选择器，其特征在于，包括：地板，设置有通孔；第一圆极化天线和第二圆极化天线，分别位于所述地板的两侧；金属柱，位于所述通孔内，且所述金属柱的两端分别连接所述第一圆极化天线和所述第二圆极化天线；其中，所述第一圆极化天线绕所述金属柱旋转的角度为第一角度；所述第二圆极化天线绕所述金属柱旋转的角度为第二角度；通过所述第一角度和所述第二角度的调整，以独立控制透射电磁波和反射电磁波。2.根据权利要求1所述的极化选择器，其特征在于，所述地板的尺寸大于所述第一圆极化天线的尺寸，所述地板的尺寸大于所述第二圆极化天线的尺寸。3.根据权利要求1所述的极化选择器，其特征在于，所述第一圆极化天线与所述地板之间设置有第一介质层；和/或所述第二圆极化天线与所述地板之间设置有第二介质层。4.根据权利要求1所述的极化选择器，其特征在于，所述第一介质层铺满所述地板；所述第二介质层铺满所述地板。5.根据权利要求1所述的极化选择器，其特征在于，所述通孔偏离所述地板的中心设置；所述金属柱偏离所述第一圆极化天线的中心设置；所述金属柱偏离所述第二圆极化天线的中心设置。6.根据权利要求5所述的极化选择器，其特征在于，所述地板的中心、所述第一圆极化天线的中心在所述地板上的投影以及所述第二圆极化天线的中心在所述地板上的投影，均位于以所述通孔的中心为圆心的圆上。7.根据权利要求5所述的极化选择器，其特征在于，所述第一圆极化天线和所述第二圆极化天线均采用矩形天线，所述矩形天线的一组对角形成切角。8.根据权利要求7所述的极化选择器，其特征在于，所述地板为矩形地板。9.根据权利要求7所述的极化选择器，其特征在于，远离所述金属柱的切角为第一切角；所述第一角度为朝向所述第一切角所在位置旋转的角度；所述第二角度为朝向所述第二切角所在位置旋转的角度。10.一种极化选择器阵列，其特征在于，包括：若干个如权利要求1～9任意一项所述的极化选择器。
技术总结本发明公开了一种极化选择器，包括：地板，设置有通孔；第一圆极化天线和第二圆极化天线，分别位于所述地板的两侧；金属柱，位于所述通孔内，且所述金属柱的两端分别连接所述第一圆极化天线和所述第二圆极化天线；其中，所述第一圆极化天线绕所述金属柱旋转的角度为第一角度；所述第二圆极化天线绕所述金属柱旋转的角度为第二角度；通过所述第一角度和所述第二角度的调整，以独立控制透射电磁波和反射电磁波。通过对第一角度和第二角度的调整，可以对反射相位以及透射相位进行控制，以独立控制透射电磁波和反射电磁波，从而实现对极化选择器的性能的优化。器的性能的优化。器的性能的优化。
技术研发人员：李银 陈昊 全智 许晓东 陶小峰
受保护的技术使用者：鹏城实验室
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/11/1
