本發明涉(she)及(ji)微(wei)波(bo)(毫米(mi)波(bo)、太赫茲)遙感應(ying)用領域(yu)，具體涉(she)及(ji)一種(zhong)非(fei)等(deng)距排列(lie)的極化線柵裝(zhuang)置。

背景技術：

微波(bo)(bo)(bo)(bo)(包括毫(hao)米波(bo)(bo)(bo)(bo)和太赫(he)茲)遙感(gan)可全(quan)天(tian)時、全(quan)天(tian)候(hou)地(di)提(ti)供全(quan)球大(da)氣(qi)溫(wen)濕(shi)度、水(shui)汽含量(liang)(liang)、降雨量(liang)(liang)等(deng)空間氣(qi)象資料(liao)，還包括海(hai)洋(yang)表面(mian)溫(wen)度、海(hai)洋(yang)風(feng)場、土(tu)壤濕(shi)度等(deng)資料(liao)，在(zai)大(da)氣(qi)探測及(ji)海(hai)洋(yang)及(ji)陸地(di)觀測中具有重要地(di)位。在(zai)實(shi)際遙感(gan)應用中，需要利用極(ji)化(hua)(hua)(hua)分離(li)(li)器把微波(bo)(bo)(bo)(bo)(毫(hao)米波(bo)(bo)(bo)(bo)、太赫(he)茲)輻(fu)射(she)分離(li)(li)為(wei)兩(liang)個相互垂直的極(ji)化(hua)(hua)(hua)方向，從而得到(dao)更多的遙感(gan)信息。極(ji)化(hua)(hua)(hua)線柵作為(wei)一種準光極(ji)化(hua)(hua)(hua)分離(li)(li)器，被廣泛(fan)使用；在(zai)我(wo)國“高分一號(hao)”衛(wei)星、風(feng)云(yun)三號(hao)“微波(bo)(bo)(bo)(bo)濕(shi)度計”及(ji)國家(jia)空間中心微波(bo)(bo)(bo)(bo)遙感(gan)部研(yan)制的“全(quan)極(ji)化(hua)(hua)(hua)微波(bo)(bo)(bo)(bo)輻(fu)射(she)計定標源(yuan)”等(deng)方面(mian)有重要應用。

極化(hua)(hua)線柵是(shi)一種準光(guang)器件，能將非極化(hua)(hua)電(dian)磁波轉變成相(xiang)互垂直的(de)兩種線極化(hua)(hua)分量。如圖1所(suo)示，常見的(de)極化(hua)(hua)線柵都采用等(deng)距(ju)排列方式(shi)。

極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)柵(zha)(zha)有兩個最核心(xin)的(de)參(can)數：插入損耗和消(xiao)光比(bi)。消(xiao)光比(bi)表示垂(chui)直極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)分量所占比(bi)例，消(xiao)光比(bi)越高，表明極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)柵(zha)(zha)的(de)極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)分離能力越強。極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)柵(zha)(zha)的(de)金屬填(tian)充因(yin)(yin)子代(dai)表極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)柵(zha)(zha)的(de)疏密程(cheng)度。填(tian)充因(yin)(yin)子為1時，極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)柵(zha)(zha)為一(yi)完整金屬板，填(tian)充因(yin)(yin)子為0時極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)柵(zha)(zha)為空氣墻。填(tian)充因(yin)(yin)子一(yi)般取值在(zai)0-1之間，這樣極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)線(xian)(xian)柵(zha)(zha)就(jiu)是金屬和空氣間隔(ge)分布。

極(ji)(ji)(ji)化(hua)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)的(de)(de)(de)(de)插入損(sun)耗(hao)(hao)同頻(pin)率以及(ji)(ji)填(tian)充(chong)因(yin)子(zi)(zi)(zi)有(you)關(guan)。極(ji)(ji)(ji)化(hua)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)的(de)(de)(de)(de)填(tian)充(chong)因(yin)子(zi)(zi)(zi)對不同頻(pin)率及(ji)(ji)極(ji)(ji)(ji)化(hua)方(fang)(fang)式的(de)(de)(de)(de)電磁波(bo)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)輸特性均有(you)影(ying)響。極(ji)(ji)(ji)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)垂直于(yu)(yu)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)金屬排列方(fang)(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)電磁波(bo)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)輸損(sun)耗(hao)(hao)在(zai)填(tian)充(chong)因(yin)子(zi)(zi)(zi)小于(yu)(yu)98％時(shi)基本(ben)平坦不變(bian)，但是98％之后急劇增(zeng)(zeng)大(da)。作為(wei)對比(bi)，極(ji)(ji)(ji)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)平行于(yu)(yu)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)排列的(de)(de)(de)(de)電磁波(bo)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)輸損(sun)耗(hao)(hao)隨填(tian)充(chong)因(yin)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)而穩定增(zeng)(zeng)加(jia)。消(xiao)光比(bi)是指(zhi)極(ji)(ji)(ji)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)垂直于(yu)(yu)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)排列方(fang)(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)電磁波(bo)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)輸損(sun)耗(hao)(hao)與極(ji)(ji)(ji)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)平行于(yu)(yu)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)排列方(fang)(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)電磁波(bo)傳(chuan)輸損(sun)耗(hao)(hao)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)比(bi)值。消(xiao)光比(bi)會隨著(zhu)極(ji)(ji)(ji)化(hua)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)的(de)(de)(de)(de)填(tian)充(chong)因(yin)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)而增(zeng)(zeng)加(jia)，在(zai)填(tian)充(chong)因(yin)子(zi)(zi)(zi)為(wei)90％到(dao)100％之間(jian)時(shi)可達到(dao)最(zui)大(da)值，約為(wei)60dB，過了最(zui)高點后，極(ji)(ji)(ji)化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)垂直于(yu)(yu)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)排列方(fang)(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)電磁波(bo)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)輸損(sun)耗(hao)(hao)和消(xiao)光比(bi)同時(shi)急劇降(jiang)低。

因此填充(chong)因子(zi)對(dui)極化(hua)線柵的兩個核(he)心參數都有很重要的影響。隨著頻率的提高(gao)，要達(da)到高(gao)的填充(chong)因子(zi)，就需要減小(xiao)線柵內(nei)相鄰(lin)金屬絲(條)之間的間距，在頻率很高(gao)時(亞毫米波/太赫茲頻段)，對(dui)極化(hua)線柵的加工(gong)精度及(ji)加工(gong)工(gong)藝提出了很高(gao)的要求(qiu)。

傳統極化線柵(zha)(zha)的(de)(de)(de)等距排列(lie)方式(shi)在獲得較高填(tian)充因子的(de)(de)(de)時候(hou)，金(jin)屬部(bu)分所占(zhan)的(de)(de)(de)比(bi)例較大，極化方向垂直于線柵(zha)(zha)排列(lie)方向的(de)(de)(de)電磁波的(de)(de)(de)穿透率低；而(er)且金(jin)屬絲之間的(de)(de)(de)間隔很窄，加(jia)(jia)大了加(jia)(jia)工(gong)難度。

技術實現要素：

本(ben)發明的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)在(zai)于克服傳(chuan)統(tong)極(ji)(ji)化(hua)線(xian)柵的(de)(de)(de)(de)等距(ju)排列(lie)方式存在(zai)的(de)(de)(de)(de)上(shang)述缺陷，通過金屬絲(si)的(de)(de)(de)(de)非等距(ju)排列(lie)的(de)(de)(de)(de)設(she)計，為準光極(ji)(ji)化(hua)分(fen)離器提供了一種(zhong)新的(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)化(hua)線(xian)柵，該(gai)極(ji)(ji)化(hua)線(xian)柵通過合理(li)的(de)(de)(de)(de)將(jiang)金屬絲(si)排列(lie)方式分(fen)為窄(zhai)間(jian)(jian)(jian)距(ju)簇(cu)，窄(zhai)間(jian)(jian)(jian)距(ju)簇(cu)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)又有(you)(you)(you)寬間(jian)(jian)(jian)距(ju)分(fen)離；這種(zhong)窄(zhai)、寬間(jian)(jian)(jian)距(ju)的(de)(de)(de)(de)配合使用，改變了傳(chuan)統(tong)極(ji)(ji)化(hua)線(xian)柵的(de)(de)(de)(de)等間(jian)(jian)(jian)距(ju)排列(lie)方式，跟傳(chuan)統(tong)等間(jian)(jian)(jian)距(ju)排列(lie)的(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)化(hua)線(xian)柵相比，在(zai)相同插入損耗的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)，具有(you)(you)(you)更高的(de)(de)(de)(de)消(xiao)光比。在(zai)相同消(xiao)光比的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)，又具有(you)(you)(you)更低(di)的(de)(de)(de)(de)插入損耗。同時，能(neng)夠(gou)在(zai)實際填(tian)充因子只有(you)(you)(you)48％左(zuo)右的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)，得到等效填(tian)充因子80％以上(shang)，在(zai)高頻區(qu)域(yu)，能(neng)夠(gou)適當降低(di)加工難度。

為了(le)實(shi)現上述(shu)目的(de)(de)，本發明(ming)提供了(le)一種非(fei)等距排(pai)列的(de)(de)極化(hua)線柵裝置，所述(shu)裝置包括(kuo)：若干個非(fei)等距排(pai)列的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)(si)和(he)邊框；若干個金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)(si)通過豎直(zhi)排(pai)列的(de)(de)方式(shi)鑲嵌在邊框內；非(fei)等距排(pai)列的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)(si)是指金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)(si)之間(jian)的(de)(de)距離不同，距離有兩種：寬(kuan)間(jian)距和(he)窄(zhai)間(jian)距，通過設定寬(kuan)間(jian)距和(he)窄(zhai)間(jian)距的(de)(de)值、窄(zhai)間(jian)距和(he)寬(kuan)間(jian)距的(de)(de)數量以及(ji)金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)(si)的(de)(de)直(zhi)徑來(lai)調整優化(hua)極化(hua)線柵的(de)(de)填充因子(zi)，插入損耗以及(ji)消光比這些核(he)心參數。

上述(shu)技(ji)術方案中，所述(shu)通過設定寬(kuan)(kuan)(kuan)(kuan)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)和窄(zhai)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)(de)值、窄(zhai)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)和寬(kuan)(kuan)(kuan)(kuan)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)(de)數(shu)(shu)量以及(ji)金屬絲(si)(si)的(de)(de)直(zhi)徑(jing)來調(diao)整優化(hua)極(ji)化(hua)線柵(zha)的(de)(de)填充(chong)因(yin)子，插(cha)(cha)入損耗(hao)以及(ji)消光比(bi)這些(xie)核心參數(shu)(shu)的(de)(de)具體過程為：首先根據極(ji)化(hua)線柵(zha)的(de)(de)填充(chong)因(yin)子設定窄(zhai)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)數(shu)(shu)量和寬(kuan)(kuan)(kuan)(kuan)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)數(shu)(shu)量比(bi)；然后設定寬(kuan)(kuan)(kuan)(kuan)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)、窄(zhai)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)以及(ji)金屬絲(si)(si)直(zhi)徑(jing)的(de)(de)取(qu)值范(fan)圍(wei)；在取(qu)值范(fan)圍(wei)為內，遍歷寬(kuan)(kuan)(kuan)(kuan)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)、窄(zhai)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)以及(ji)金屬絲(si)(si)的(de)(de)直(zhi)徑(jing)，根據得到的(de)(de)極(ji)化(hua)線柵(zha)的(de)(de)填充(chong)因(yin)子，插(cha)(cha)入損耗(hao)以及(ji)消光比(bi)，從而確定寬(kuan)(kuan)(kuan)(kuan)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)、窄(zhai)間(jian)(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)以及(ji)金屬絲(si)(si)直(zhi)徑(jing)的(de)(de)最優取(qu)值。

上述技術(shu)方案中，如果采用印制(zhi)板(ban)打印技術(shu)，所(suo)述裝(zhuang)置(zhi)還包括(kuo)：印制(zhi)板(ban)基板(ban)。

本發明的優勢在于：

1、本(ben)發明的(de)(de)(de)非(fei)等距(ju)排列的(de)(de)(de)極化(hua)(hua)線柵(zha)裝置(zhi)，由非(fei)等距(ju)排列的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)及(ji)邊框構(gou)成(cheng)，通過(guo)調整金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)的(de)(de)(de)粗細，設定寬(kuan)間(jian)距(ju)及(ji)窄間(jian)距(ju)大小以及(ji)寬(kuan)窄間(jian)距(ju)分布(bu)特性(xing)來在(zai)(zai)實(shi)(shi)際填(tian)充(chong)因子(zi)較(jiao)低的(de)(de)(de)情況下獲(huo)得較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)等效填(tian)充(chong)因子(zi)，從而在(zai)(zai)滿足插入損耗(hao)的(de)(de)(de)要(yao)求下實(shi)(shi)現(xian)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)消光比(bi)，提供極化(hua)(hua)線柵(zha)的(de)(de)(de)極化(hua)(hua)分離能力；同時，在(zai)(zai)相同消光比(bi)的(de)(de)(de)情況下，采(cai)用非(fei)等距(ju)排列的(de)(de)(de)極化(hua)(hua)線柵(zha)的(de)(de)(de)插入損耗(hao)要(yao)大大低于傳統等距(ju)排列的(de)(de)(de)極化(hua)(hua)線柵(zha)，在(zai)(zai)頻率較(jiao)高(gao)時尤為明顯；

2、本(ben)發(fa)明(ming)的裝置(zhi)具有實際填充(chong)(chong)因子低，等效填充(chong)(chong)因子高，插入損耗低，消(xiao)光比(bi)高，對加工工藝要(yao)求較低等特(te)點(dian)；

3、本(ben)發明的極(ji)化線柵裝置(zhi)可(ke)應(ying)用(yong)在星(xing)載、地(di)基輻(fu)(fu)射(she)計系統中。也可(ke)應(ying)用(yong)在各(ge)種輻(fu)(fu)射(she)計變(bian)溫源裝置(zhi)中，包括全(quan)極(ji)化輻(fu)(fu)射(she)計定(ding)標源；

4、本發明的極化線柵裝置可以用于室外及實驗室環境、熱真空環境和(he)衛星(xing)平臺。

附圖說明

圖1為現(xian)有(you)的(de)等距排列極化線柵示意圖；

圖2為本發明的非等距排列極化線柵示意圖。

具體實施方式

本發明提出了(le)一種通過改變(bian)極(ji)化(hua)(hua)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)的排(pai)列分布方(fang)式來提高(gao)(gao)(gao)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)的等效(xiao)填充(chong)(chong)因(yin)子。將傳統極(ji)化(hua)(hua)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)的等距(ju)排(pai)列方(fang)式改變(bian)為非(fei)等距(ju)排(pai)列方(fang)式，用(yong)實(shi)際低填充(chong)(chong)因(yin)子的非(fei)等距(ju)排(pai)列線(xian)柵(zha)(zha)(zha)實(shi)現(xian)同(tong)高(gao)(gao)(gao)填充(chong)(chong)因(yin)子等距(ju)排(pai)列極(ji)化(hua)(hua)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)相同(tong)的技術參數。從(cong)而大大降低高(gao)(gao)(gao)頻極(ji)化(hua)(hua)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)對工(gong)藝(yi)的要求，能(neng)夠更好(hao)的設計與加工(gong)出滿足亞毫米波/太赫茲頻段使用(yong)的極(ji)化(hua)(hua)線(xian)柵(zha)(zha)(zha)。

下面結合(he)附圖對本發明(ming)(ming)的(de)非等距排列的(de)極化線(xian)柵進行(xing)詳細(xi)的(de)說明(ming)(ming)。

如圖2所示，一(yi)種(zhong)非(fei)(fei)等距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)排(pai)列的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)化(hua)線(xian)(xian)柵(zha)裝(zhuang)置，所述裝(zhuang)置包括：若(ruo)干(gan)個非(fei)(fei)等距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)排(pai)列的(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)絲和(he)邊框(kuang)(kuang)；所述邊框(kuang)(kuang)為(wei)(wei)圓形，若(ruo)干(gan)個金屬(shu)絲通(tong)過(guo)豎直(zhi)排(pai)列的(de)(de)(de)(de)(de)方式鑲嵌在邊框(kuang)(kuang)內(nei)；非(fei)(fei)等距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)排(pai)列的(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)絲是指金屬(shu)絲之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)不同，距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)離(li)有(you)兩種(zhong)：寬(kuan)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)和(he)窄(zhai)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)，通(tong)過(guo)設定寬(kuan)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)和(he)窄(zhai)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)、設定窄(zhai)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)和(he)寬(kuan)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)數量(liang)，以(yi)及(ji)(ji)設定金屬(shu)絲的(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑來(lai)調整(zheng)優化(hua)極(ji)化(hua)線(xian)(xian)柵(zha)的(de)(de)(de)(de)(de)填(tian)(tian)充(chong)因子(zi)，插(cha)入損(sun)耗(hao)以(yi)及(ji)(ji)消(xiao)光(guang)比這些核心參數；具體過(guo)程為(wei)(wei)：首先根據(ju)極(ji)化(hua)線(xian)(xian)柵(zha)的(de)(de)(de)(de)(de)填(tian)(tian)充(chong)因子(zi)設定窄(zhai)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)數量(liang)和(he)寬(kuan)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)數量(liang)比；然后(hou)設定寬(kuan)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)、窄(zhai)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)以(yi)及(ji)(ji)金屬(shu)絲直(zhi)徑的(de)(de)(de)(de)(de)取(qu)值(zhi)范圍；在取(qu)值(zhi)范圍為(wei)(wei)內(nei)，遍歷寬(kuan)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)、窄(zhai)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)以(yi)及(ji)(ji)金屬(shu)絲的(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑，根據(ju)得到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)化(hua)線(xian)(xian)柵(zha)的(de)(de)(de)(de)(de)填(tian)(tian)充(chong)因子(zi)，插(cha)入損(sun)耗(hao)以(yi)及(ji)(ji)消(xiao)光(guang)比，從(cong)而(er)確(que)定寬(kuan)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)、窄(zhai)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)以(yi)及(ji)(ji)金屬(shu)絲直(zhi)徑的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)優取(qu)值(zhi)，由此制作出非(fei)(fei)等距(ju)(ju)(ju)(ju)(ju)排(pai)列的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)化(hua)線(xian)(xian)柵(zha)裝(zhuang)置。

如果采用印(yin)制(zhi)板打(da)印(yin)技(ji)術，所(suo)述裝置(zhi)還包括(kuo)：印(yin)制(zhi)板基板。

極化線柵的自諧振頻率f₀可以用集總參數來描(miao)述(shu)：

其中L_s是片狀電感、C_g是間隙電容。

片狀(zhuang)電感跟(gen)極化線柵的填充(chong)因子之間的關系如下(xia)：

ff是填充因子，l是極化線柵周期，μ₀是自由空間的介電常數，σ是金屬電導率，f為頻率；L_s的單位為H/m₂。由上式可(ke)知：片狀電感和填(tian)充因(yin)子呈正比。這在物理上也(ye)是(shi)合理的，因(yin)為增(zeng)加(jia)填(tian)充因(yin)子意(yi)味(wei)著增(zeng)加(jia)金屬部分所占比例(li)，從而增(zeng)加(jia)感應系數。

極化線柵的間隙電容如下：(單位F/m²)

其中，ε_e為有效介電常數，Z₀為金屬絲的特征阻抗，c為真空中的光速，l為線柵周期。為了確定上式中的有效介電常數ε_e，極化線柵中的(de)金屬絲(si)可看(kan)做微(wei)帶傳輸(shu)線。基(ji)于微(wei)帶線理論，有(you)(you)效介電(dian)(dian)常數可看(kan)作為(wei)等價替換(huan)微(wei)帶線周圍的(de)空氣(qi)和襯底的(de)均勻介質。有(you)(you)效介電(dian)(dian)常數跟頻率有(you)(you)關，間隙電(dian)(dian)容隨(sui)填充因子及(ji)頻率單調遞增(zeng)。物理上也具有(you)(you)合理性，因為(wei)填充因子的(de)增(zeng)加會減(jian)小金屬絲(si)之間的(de)間距(ju)從而增(zeng)加了(le)間隙電(dian)(dian)容(同平行板電(dian)(dian)容類似)。

結合片(pian)狀電感(gan)與間(jian)隙(xi)電容的(de)計算并利用式(shi)(1)可以得(de)到極化線柵的(de)自(zi)(zi)諧(xie)(xie)振頻率(lv)(lv)。自(zi)(zi)諧(xie)(xie)振頻率(lv)(lv)隨(sui)填(tian)充(chong)(chong)因子(zi)單調遞(di)減(jian)，這同樣也(ye)具有物理意義。因為隨(sui)著填(tian)充(chong)(chong)因子(zi)的(de)提高(gao)，片(pian)狀電感(gan)及間(jian)隙(xi)電容同時(shi)提高(gao)。自(zi)(zi)諧(xie)(xie)振頻率(lv)(lv)在低(di)(di)填(tian)充(chong)(chong)因子(zi)時(shi)很高(gao)，在ff＝2.5％時(shi)能達到2000GHz以上(shang)。最開始(shi)，自(zi)(zi)諧(xie)(xie)振頻率(lv)(lv)在填(tian)充(chong)(chong)因子(zi)很低(di)(di)并增加時(shi)迅速降低(di)(di)。當填(tian)充(chong)(chong)因子(zi)變(bian)大后，自(zi)(zi)諧(xie)(xie)振頻率(lv)(lv)隨(sui)填(tian)充(chong)(chong)因子(zi)變(bian)化緩(huan)慢，并在填(tian)充(chong)(chong)因子(zi)很高(gao)的(de)時(shi)候趨(qu)于約(yue)125GHz不變(bian)。

本發明采(cai)用實(shi)際(ji)低(di)的(de)(de)(de)填充因(yin)(yin)(yin)(yin)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)極(ji)化線柵(zha)(zha)達(da)到較(jiao)高的(de)(de)(de)等效(xiao)填充因(yin)(yin)(yin)(yin)子(zi)(zi)，能夠使實(shi)際(ji)48％金(jin)屬(shu)填充因(yin)(yin)(yin)(yin)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)極(ji)化線柵(zha)(zha)達(da)到等效(xiao)填充因(yin)(yin)(yin)(yin)子(zi)(zi)為(wei)80％；實(shi)際(ji)30％金(jin)屬(shu)填充因(yin)(yin)(yin)(yin)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)極(ji)化線柵(zha)(zha)達(da)到等效(xiao)填充因(yin)(yin)(yin)(yin)子(zi)(zi)為(wei)50％。在實(shi)際(ji)金(jin)屬(shu)填充因(yin)(yin)(yin)(yin)子(zi)(zi)只(zhi)有48％(30％)的(de)(de)(de)時候(hou)，其(qi)消光比能夠達(da)到均(jun)勻排列時80％(50％)填充因(yin)(yin)(yin)(yin)子(zi)(zi)時相(xiang)當(dang)的(de)(de)(de)水(shui)平，特別是(shi)在頻率(lv)較(jiao)高的(de)(de)(de)情況時。

本發(fa)明提供的(de)(de)(de)(de)非(fei)等(deng)距(ju)(ju)排(pai)(pai)列的(de)(de)(de)(de)極(ji)化(hua)線(xian)(xian)柵(zha)，能(neng)夠(gou)實(shi)(shi)現(xian)高(gao)(gao)等(deng)效填(tian)充(chong)因(yin)(yin)子(zi)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)(ji)；相比傳統的(de)(de)(de)(de)均(jun)勻(yun)排(pai)(pai)列極(ji)化(hua)線(xian)(xian)柵(zha)含有(you)更(geng)(geng)少的(de)(de)(de)(de)金屬部分(fen)，但(dan)是(shi)對于(yu)極(ji)化(hua)方向(xiang)垂直于(yu)線(xian)(xian)柵(zha)排(pai)(pai)列方向(xiang)的(de)(de)(de)(de)電磁波具有(you)更(geng)(geng)好(hao)的(de)(de)(de)(de)穿透特(te)性，特(te)別是(shi)高(gao)(gao)頻(pin)情況時。同時，極(ji)化(hua)方向(xiang)平行于(yu)線(xian)(xian)柵(zha)排(pai)(pai)列方向(xiang)的(de)(de)(de)(de)傳輸抑制特(te)性雖然略(lve)低于(yu)真實(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)填(tian)充(chong)因(yin)(yin)子(zi)時的(de)(de)(de)(de)情況，但(dan)是(shi)也要(yao)優于(yu)實(shi)(shi)際(ji)低填(tian)充(chong)因(yin)(yin)子(zi)的(de)(de)(de)(de)均(jun)勻(yun)排(pai)(pai)列極(ji)化(hua)線(xian)(xian)柵(zha)。但(dan)是(shi)，通過非(fei)等(deng)距(ju)(ju)排(pai)(pai)列實(shi)(shi)現(xian)高(gao)(gao)等(deng)效填(tian)充(chong)因(yin)(yin)子(zi)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)(ji)所獲得(de)的(de)(de)(de)(de)消光(guang)比仍然很高(gao)(gao)，跟(gen)高(gao)(gao)填(tian)充(chong)因(yin)(yin)子(zi)的(de)(de)(de)(de)均(jun)勻(yun)排(pai)(pai)列的(de)(de)(de)(de)情況相當。因(yin)(yin)此，采(cai)用非(fei)等(deng)距(ju)(ju)排(pai)(pai)列獲得(de)高(gao)(gao)等(deng)效填(tian)充(chong)因(yin)(yin)子(zi)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)(ji)能(neng)夠(gou)滿足高(gao)(gao)穿透率的(de)(de)(de)(de)要(yao)求下實(shi)(shi)現(xian)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)消光(guang)比的(de)(de)(de)(de)應用場景。