[实用新型]一种适用于宽带圆极化无线能量接收的螺旋人工电磁结构

说明书

本实用新型公开了一种适用于宽带圆极化无线能量接收的螺旋人工电磁结构，包括若干个等行等列沿正交方向排列的谐振单元；谐振单元包括基板、绝缘体和螺旋线；其中，绝缘体固定嵌在基板的基板通孔中；绝缘体具有插线孔，插线孔为通孔；螺旋线设置在基板上，一端固定插在插线孔中；螺旋线具有若干圈螺旋，分为下螺旋部和上螺旋部；下螺旋部的各圈螺旋的半径相等、螺距线性渐变；上螺旋部的各圈螺旋的半径由底部至顶部方向等量递减、螺距线性渐变；各谐振单元的基板之间无缝相接。本实用新型具有高效、宽频等优点。

技术领域

本实用新型属于电磁技术领域，涉及一种电磁结构，尤其涉及一种适用于宽带圆极化无线能量接收的螺旋人工电磁结构。

背景技术

人工电磁结构定义为人工制造的均匀电磁结构，具有自然所没有的反常特性，是由特定的几何形状的亚波长人工结构的基本单元非周期或周期排列构成的电磁材料结构。其具有自然界中原有材料所不具备的独特性质，其中出现了许多全新的物理现象。目前关于人工电磁结构的物理特性研究，及其在定向辐射高性能天线、电磁隐身、空间通信、探测技术和新型太赫兹波段功能器件等领域的应用研究开始成为国际物理学和电磁学界的研究热点。

人类社会发展进入了无线时代，人们获得信息越来越便捷和及时，随时随地的获取能量信息的需求日益强烈，在给国防安全、城市建筑、医疗检测等传感器和其他电子设备供电时，无线能量传输(WPT)成为一种很好的选择。无线能量传输是指能量从能量源传输到电负载的一个过程，这个过程摆脱了传统有线传输，通过自由空间来传输。无线输能被广泛应用于手机充电，机器人供电，RFID系统功能，微系统技术，微波驱动直升机、空间飞行器等领域。

在WPT过程中，电磁波的极化是必须考虑的重要因素。电磁波的极化是电磁波的一种重要性质，描述的方式是分析电场矢量振荡行为。当电磁波沿着波矢量的方向传播时，随着时间的变化，电场矢量末端所行轨迹可分为直线，椭圆，圆，它们分别对应着的极化方式为线极化，椭圆极化，以及圆极化。其中，辐射圆极化波的天线在移动通信、雷达系统、卫星通信领域也有着广泛的应用。传统的用于无线输能的圆极化谐振器效率虽然较高，但是工作频段窄，这在实际应用中带来诸多的不便因素。

实用新型内容

本实用新型提供一种适用于宽带圆极化无线能量接收的螺旋人工电磁结构，以克服现有技术的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供一种适用于宽带圆极化无线能量接收的螺旋人工电磁结构，包括若干个等行等列沿正交方向排列的谐振单元；谐振单元包括基板、绝缘体和螺旋线；其中，绝缘体固定嵌在基板的基板通孔中；绝缘体具有插线孔，插线孔为通孔；螺旋线设置在基板上，一端固定插在插线孔中；螺旋线具有若干圈螺旋，分为下螺旋部和上螺旋部；下螺旋部的各圈螺旋的半径相等、螺距线性渐变；上螺旋部的各圈螺旋的半径由底部至顶部方向等量递减、螺距线性渐变；各谐振单元的基板之间无缝相接。

其中，下螺旋部为螺旋线的靠近基板的部分，上螺旋部为螺旋线的远离基板的部分。

“沿正交方向排列”是指，每行谐振单元与每列谐振单元相互垂直。

进一步，本实用新型提供一种适用于宽带圆极化无线能量接收的螺旋人工电磁结构，还可以具有这样的特征：其中，绝缘体设置在基板的边缘，位于其所在边的中点处。

进一步，本实用新型提供一种适用于宽带圆极化无线能量接收的螺旋人工电磁结构，还可以具有这样的特征：其中，所螺旋线共具有6圈螺旋，下螺旋部和上螺旋部分别具有3圈螺旋。