【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于人工电磁超材料领域，具体涉及一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器。
技术介绍
1、极化是电磁波的基本性质之一，是指电磁波在传播过程中，电场矢量或磁场矢量沿着特定方向振荡的现象。电磁波的极化可分为线极化、圆极化和椭圆极化。其中电场矢量的方向在传播过程中保持不变，仅在其大小上随时间变化的电磁波被称为线极化波。然而线极化波在自由空间的传播过程中会受到环境因素（如电离层、大气层）等的干扰，导致极化方向发生改变，这样在接收天线接受时会造成一定的能量损失，当极化方向改变90°时，接收天线就几乎接收不到电磁波信号。因此需要极化转换器来改变入射波的极化方向，使其与接受天线一致，减小能量损耗，提高信号的传输效率。
2、极化转换器在优化信号传输、提高系统性能、增强抗干扰能力、提高频谱效率和提升系统灵活性等方面具有重要的作用，是现代通信系统和雷达系统中不可或缺的关键设备之一。然而传统极化转换器因其庞大的几何结构和所使用天然材料的低效率，难以满足当前微波和光学系统集成的小型化要求。而作为超材料的一个分支，超表面不仅具有天然材料不存在的奇异电磁（em）特性，且与传统器件相比，还具有设计、制造和集成方面的优势。
3、一般来说，极化转化器可分为反射型和透射型。反射型极化转换器由于其非透射特性，具有相对较高的性能。而对于透射型极化转换器来说，由于其结构不可避免地造成反射，因此就导致透射和反射之间会存在一定的干扰。目前提出的超表面大多只能单独操控电磁波的透射或反射，因此在不同的偏振电磁波入射下同时操纵其反射波和透射
4、传统的极化转换器件大多只能实现特定频率的入射电磁波的极化转换，当入射电磁波的频率为非工作频率时，极化转换效率会大打折扣，这也就极大地限制了该器件的使用范围。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，用于解决传统极化转换器件存在的透射和反射难结合、厚度厚、极化敏感、工作频段少的问题。
2、所述超薄交叉极化转换器包括正方形介质基板和两块金属层；
3、所述两块金属层分别位于正方形介质基板的上方和下方，并通过金属化通孔连接；
4、所述两块金属层上各有一个工字型槽、八个齿状槽和四十个金属化通孔（如果通孔过少，入射电磁波的能量没法有效传输，导致透射波幅度减小，经大量实验证明40个能达到较好的效果）；
5、所述两块金属层呈正交对称。
6、所述正方形介质基板的材料为f4b板材；所述两块金属层的材料为铜。
7、所述金属化通孔的材料为铜，所述金属化通孔位于所述极化转换器的四周边缘位置。
8、所述工字型槽由两个弧形槽和一段矩形槽连接而成；所述工字型槽位于所述金属层的中心位置。
9、所述两块金属层上的工字型槽相互正交，且弧形槽的弧度能够自由调节。
10、所述八个齿状槽共分为内部分和外部分，内部分和外部分各有4个齿状槽，内部分中的4个齿状槽和外部分中的4个齿状槽均呈90°旋转对称；处于内部分和外部分中的相邻两个齿状槽相互咬合，其中齿状槽中齿的宽度能够自由调节。
11、所述极化转换器采用超薄单层设计，具体指：所述极化转换器的厚度小于透射模式工作频率的波长的十八分之一，并且小于反射模式工作频率的波长的十分之一。
12、所述极化转化器能够将线偏振入射电磁波的透射波和线偏振入射电磁波的反射波进行交叉极化转换。
13、所述极化转换器具有极化不敏感的特性，无论入射电磁波的极化角度在0°至90°之间如何变化，所述极化转换器在透射和反射工作模式均保持优良的稳定性。
14、通过调节工字型槽两端的弧形槽的弧度或齿状槽中齿的宽度分别实现对反射模式和透射模式的工作频率的独立调控，而不影响另一模式的工作频率；
15、所述极化转换器的透射工作频率处在相对低频频段，而反射工作频率处在相对高频频段，反射模式和透射模式互不干扰。
16、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
17、（1）本专利技术采用超薄单层结构，避免了多层堆叠，能够大幅降低结构的尺寸与厚度，有助于实现极化转换器件的小型化、集成化。
18、（2）本专利技术能够在保持高透射幅度和高反射幅度的同时，在两种模式的工作频率处分别实现对透射波和反射波的交叉极化转换。
19、（3）本专利技术具有极化不敏感的特性，无论入射电磁波的极化角度在0°至90°之间如何变化，所述极化转换器在透射和反射工作模式均保持优良的稳定性。
20、（4）本专利技术结构灵活性高，可以通过调节“工”字型槽两端的弧形槽的弧度或齿状槽中齿的宽度分别实现对反射或透射模式的工作频率的独立调控，而不影响另一模式的工作频率。
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1.一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，包括正方形介质基板和两块金属层；
2.根据权利要求1所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述正方形介质基板的材料为F4B板材；所述两块金属层的材料为铜。
3.根据权利要求2所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述金属化通孔的材料为铜，所述金属化通孔位于所述极化转换器的四周边缘位置。
4.根据权利要求3所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述工字型槽由两个弧形槽和一段矩形槽连接而成；所述工字型槽位于所述金属层的中心位置。
5.根据权利要求4所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述两块金属层上的工字型槽相互正交，且弧形槽的弧度能够自由调节。
6.根据权利要求5所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述八个齿状槽共分为内部分和外部分，内部分和外部分各有4个齿状槽，内部分中的4个齿状槽和外部分中的4个齿状槽均呈90°旋转
7.根据权利要求6所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述极化转换器采用超薄单层设计，具体指：所述极化转换器的厚度小于透射模式工作频率的波长的十八分之一，并且小于反射模式工作频率的波长的十分之一。
8.根据权利要求7所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述极化转化器能够将线偏振入射电磁波的透射波和线偏振入射电磁波的反射波进行交叉极化转换。
9.根据权利要求8所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，通过调节工字型槽两端的弧形槽的弧度或齿状槽中齿的宽度分别实现对反射模式和透射模式的工作频率的独立调控。
10.根据权利要求9所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述极化转换器的透射工作频率处在相对低频频段，而反射工作频率处在相对高频频段，反射模式和透射模式互不干扰。
...【技术特征摘要】
1.一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，包括正方形介质基板和两块金属层；
2.根据权利要求1所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述正方形介质基板的材料为f4b板材；所述两块金属层的材料为铜。
3.根据权利要求2所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述金属化通孔的材料为铜，所述金属化通孔位于所述极化转换器的四周边缘位置。
4.根据权利要求3所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述工字型槽由两个弧形槽和一段矩形槽连接而成；所述工字型槽位于所述金属层的中心位置。
5.根据权利要求4所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述两块金属层上的工字型槽相互正交，且弧形槽的弧度能够自由调节。
6.根据权利要求5所述的一种用于透射和反射工作模式的超薄交叉极化转换器，其特征在于，所述八个齿状槽共分为内部分和外部分，内部分和外部分各有4个齿状槽，内部分中的4个齿状...
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