基于双极化Van Atta阵列的低RCS微带天线制造技术

本发明专利技术提出一种基于双极化Van Atta阵列的低RCS微带天线，包括辐射单元、同轴馈线和基于双极化Van Atta阵列改进的2×2双极化方阵，2×2双极化方阵包括上下层叠的第一介质基板和第二介质基板，第一介质基板上表面印制辐射单元和其周围的2×2个金属贴片，下表面印制金属地板，第二介质基板下表面印制2×2组微带馈线和电长度相等的用来分别连接两条对角线上的一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个的第一微带连接线和第二微带连接线，通过蚀刻在金属地板上的2×2组缝隙耦合或连接贴片和微带馈线的2×2组金属柱传输能量到金属贴片。本发明专利技术与现有技术的构思不同，能够同时保证天线的辐射和低雷达散射截面特性。

【技术实现步骤摘要】
基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线
本专利技术属于天线
，涉及一种低雷达散射截面微带天线，具体涉及一种基于双极化VanAtta阵列改进的双极化方阵的低雷达散射截面微带天线，适用于对辐射特性和散射特性均有要求的雷达系统。
技术介绍
雷达散射截面(RCS)是目标在平面波照射下，给定方向上返回散射功率的一种量度，是雷达探测技术表征目标可识别特性的重要参数。RCS减缩的目的就是控制和降低探测目标的雷达特征。天线是平台总的雷达散射截面的主要贡献源，其作为通信设备，首先需要保证自身电磁波的正常接收和发射，因此实现天线低雷达截面特征，并且保证其本身的辐射特性不受到明显的影响，是天线雷达截面减缩领域中最大的难题。微带天线是在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用刻蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线，其具有重量轻、体积小、剖面薄和易于加工的特点。目前微带天线雷达散射截面的减缩是通过加载雷达吸波材料技术、外形技术以及有源或无源对消技术实现的。其中，加载雷达吸波材料技术和外形技术是比较常用的两种方法。雷达吸波材料可以将电磁能量转化为热能，以此来实现天线RCS减缩。外形技术通过将雷达信号偏离威胁方向或减小天线面积来减缩天线的RCS，但在低频段，当天线尺寸与雷达工作波长差不多甚至更小时，改变外形对RCS的影响很小，甚至会增强RCS，而且会在一定程度上恶化天线的辐射性能。VanAtta阵列由L.C.VanAtta在1959年提出，包括收发天线和等电长度连接收发天线的传输线，每个天线阵元既接收信号又发射信号，接收信号通过传输线馈入与接收天线相对称的阵元辐射出去，基于波前反转的原理，能够在不知道来波方向的前提下，自动转发一束指向来波方向的信号。由于收发天线极化相同，VanAtta阵列存在收发隔离差的缺点，为提高收发隔离度，MGChristodoulouandDPChrissoulidis发表在IEEE上的论文“2DVanAttaRetrodirectiveArrayUsingDualPolarizedTwo-portSquareMicrostripPatches”中提出一种双极化VanAtta阵列，包括关于阵列中心对称的四个双极化阵元和两对连接关于阵列中心对称的两个阵元两对微带连接线，其中两对微带连接线电长度相差1/2个波长，由于阵元采用双极化形式，使得收发天线极化正交，提高了收发隔离度。这种收发电磁波极化正交的双极化VanAtta阵有可能实现低雷达散射截面特性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种与上述现有技术构思不同的技术方案，旨在保证天线正常辐射前提下，实现微带天线的低雷达散射截面特性。一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，包括辐射单元1、同轴馈线2、和基于双极化VanAtta阵列改进的2×2双极化方阵，所述2×2双极化方阵包括上下层叠的第一介质基板3和第二介质基板4，其中：所述第一介质基板3上表面印制有2×2个金属贴片5，辐射单元1印制在四个金属贴片5形成的正方形区域内，所述第一介质基板3的下表面印制有蚀刻2×2组缝隙的金属地板6，每组缝隙由两个相互正交的H型或矩形缝隙7组成；所述第二介质基板4的下表面印制有2×2组微带馈线，每组微带馈线由两个相互正交的T型或矩形微带馈线8组成，其中位于一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个通过第一微带连接线9连接，位于另一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个通过第二微带连接线10连接，且相连接的两个微带馈线相互垂直；所述第一微带连接线9的电长度与第二微带连接线10相等；所述2×2个金属贴片5与2×2组缝隙，以及2×2组微带馈线的位置相应；所述同轴馈线2的内芯与辐射单元1相连，外芯与金属地板6相连。上述一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，所述辐射单元1的形状为圆形，其圆心位于第一介质基板3上表面的中心法线上，辐射单元1的直径为d：0.5×λε≤d≤0.6×λε，其中λε为中心工作频率对应的介质波长。上述一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，所述2×2个金属贴片5，采用等间距排布的金属贴片阵列，所述四个金属贴片形成的正方形区域的边长为K：0.5×λ0≤K≤0.9×λ0，其中λ0为中心工作频率对应的波长。上述一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，所述金属贴片5，采用长度为Lp、宽度为Wp的矩形贴片，0.35×λε≤Lp≤0.5×λε，0.35×λε≤Wp≤0.5×λε，其中λε为中心工作频率对应的介质波长。上述一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，所述2×2组微带馈线，其中位于一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个连接的第一微带连接线9，关于该条对角线对称，位于另一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个连接的第二微带连接线10，关于该另一条对角线对称。一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，包括辐射单元1、同轴馈线2、和基于双极化VanAtta阵列改进的2×2双极化方阵，所述2×2双极化方阵包括上下层叠的第一介质基板3、第二介质基板4和2×2组金属柱，其中：所述第一介质基板3上表面印制有2×2个金属贴片5，辐射单元1印制在四个金属贴片5形成的正方形区域内，所述第一介质基板3的下表面印制有金属地板6；所述第二介质基板4的下表面印制有2×2组微带馈线，每组微带馈线由两个相互正交的T型或矩形微带馈线8组成，其中位于一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个通过第一微带连接线9连接，位于另一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个通过第二微带连接线10连接，且相连接的两个微带馈线相互垂直；所述第一微带连接线9的电长度与第二微带连接线10相等；所述2×2个金属贴片5与2×2组金属柱，以及2×2组微带馈线的位置相应；所述同轴馈线2的内芯与辐射单元1相连，外芯与金属地板6相连；所述2×2组金属柱，每组金属柱由两个金属柱11组成，每个金属柱11连接与对应的金属贴片5和微带馈线8。上述一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，所述辐射单元1的形状为圆形，其圆心位于第一介质基板3的中心法线上，辐射单元1的直径为d：0.3×λε≤d≤0.8×λε，其中λε为中心工作频率对应的介质波长。上述一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，所述2×2个金属贴片5，采用等间距排布的金属贴片阵列，所述四个金属贴片形成的正方形区域的边长为K：0.5×λ0≤K≤0.9×λ0，其中λ0为中心工作频率对应的波长。上述一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，所述金属贴片5，采用长度为Lp、宽度为Wp的矩形贴片，0.2×λε≤Lp≤0.7×λε，0.2×λε≤Wp≤0.7×λε，其中λε为中心工作频率对应的介质波长。上述一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，所述2×2组微带馈线，其中位于一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个连接的第一微带连接线9，关于该条对角线对称，位于另一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双极化Van Atta阵列的低RCS微带天线，其特征在于：包括辐射单元(1)、同轴馈线(2)、和基于双极化Van Atta阵列改进的2×2双极化方阵，所述2×2双极化方阵包括上下层叠的第一介质基板(3)和第二介质基板(4)，其中：所述第一介质基板(3)上表面印制有2×2个金属贴片(5)，辐射单元(1)印制在四个金属贴片(5)形成的正方形区域内，所述第一介质基板(3)的下表面印制有蚀刻2×2组缝隙的金属地板(6)，每组缝隙由两个相互正交的H型或矩形缝隙(7)组成；所述第二介质基板(4)的下表面印制有2×2组微带馈线，每组微带馈线由两个相互正交的T型或矩形微带馈线(8)组成，其中位于一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个通过第一微带连接线(9)连接，位于另一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个通过第二微带连接线(10)连接，且相连接的两个微带馈线相互垂直；所述第一微带连接线(9)的电长度与第二微带连接线(10)相等；所述2×2个金属贴片(5)与2×2组缝隙，以及2×2组微带馈线的位置相应；所述同轴馈线(2)的内芯与辐射单元(1)相连，外芯与金属地板(6)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，其特征在于：包括辐射单元(1)、同轴馈线(2)、和基于双极化VanAtta阵列改进的2×2双极化方阵，所述2×2双极化方阵包括上下层叠的第一介质基板(3)和第二介质基板(4)，其中：所述第一介质基板(3)上表面印制有2×2个金属贴片(5)，辐射单元(1)印制在四个金属贴片(5)形成的正方形区域内，所述第一介质基板(3)的下表面印制有蚀刻2×2组缝隙的金属地板(6)，每组缝隙由两个相互正交的H型或矩形缝隙(7)组成；所述第二介质基板(4)的下表面印制有2×2组微带馈线，每组微带馈线由两个相互正交的T型或矩形微带馈线(8)组成，其中位于一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个通过第一微带连接线(9)连接，位于另一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个通过第二微带连接线(10)连接，且相连接的两个微带馈线相互垂直；所述第一微带连接线(9)的电长度与第二微带连接线(10)相等；所述2×2个金属贴片(5)与2×2组缝隙，以及2×2组微带馈线的位置相应；所述同轴馈线(2)的内芯与辐射单元(1)相连，外芯与金属地板(6)相连。2.根据权利要求1所述的一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，其特征在于：所述辐射单元(1)的形状为圆形，其圆心位于第一介质基板(3)上表面的中心法线上，辐射单元(1)的直径为d：0.5×λε≤d≤0.6×λε，其中λε为中心工作频率对应的介质波长。3.根据权利要求1所述的一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，其特征在于：所述2×2个金属贴片(5)，采用等间距排布的金属贴片阵列，所述四个金属贴片形成的正方形区域的边长为K：0.5×λ0≤K≤0.9×λ0，其中λ0为中心工作频率对应的波长。4.根据权利要求1所述的一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，其特征在于：所述金属贴片(5)，采用长度为Lp、宽度为Wp的矩形贴片，0.35×λε≤Lp≤0.5×λε，0.35×λε≤Wp≤0.5×λε，其中λε为中心工作频率对应的介质波长。5.根据权利要求1所述的一种基于双极化VanAtta阵列的低RCS微带天线，其特征在于：所述2×2组微带馈线，其中位于一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个连接的第一微带连接线(9)，关于该条对角线对称，位于另一条对角线上一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个连接的第二微带连接线(10)，关于该另一条对角线对称。6.一种基于双极化VanAtt...

【专利技术属性】
技术研发人员：史琰，张向凡，孟赞奎，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61