低雷达截面的微带阵列天线制造技术

本发明专利技术公开了一种低雷达截面微带阵列天线，主要解决现有微带阵列天线雷达截面高，不能同时保证辐射和散射特性的缺陷。其包括：介质材料板（1）、辐射单元（2）、金属地板（3）和同轴接头（4）。天线的辐射单元和金属地板分别印制在介质材料板（1）的两面，金属地板（3）上开有n个互补开口谐振环（31），这些互补开口谐振环（31）分布在辐射单元（2）正下方的金属地板四周，每个互补开口谐振环由一条蛇形弯折的槽线段形成镜像对称结构，外围轮廓呈正方形，并留有开口，且谐振频率与阵列天线的工作频率相同。本发明专利技术具有辐射性能稳定、雷达截面低、结构简单易加工的优点，可作为低雷达截面设备上的阵列天线。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种低雷达截面微带阵列天线，主要解决现有微带阵列天线雷达截面高，不能同时保证辐射和散射特性的缺陷。其包括：介质材料板（1）、辐射单元（2）、金属地板（3）和同轴接头（4）。天线的辐射单元和金属地板分别印制在介质材料板（1）的两面，金属地板（3）上开有n个互补开口谐振环（31），这些互补开口谐振环（31）分布在辐射单元（2）正下方的金属地板四周，每个互补开口谐振环由一条蛇形弯折的槽线段形成镜像对称结构，外围轮廓呈正方形，并留有开口，且谐振频率与阵列天线的工作频率相同。本专利技术具有辐射性能稳定、雷达截面低、结构简单易加工的优点，可作为低雷达截面设备上的阵列天线。【专利说明】低雷达截面的微带阵列天线
本专利技术属于天线
，特别是一种阵列天线，可以保证天线在保持良好的辐射性能前提下，具有良好的散射特性。对于辐射特性和散射特性均有要求的天线，该技术很有实用价值。
技术介绍
在现今的通信领域中，信号发射和接收系统是整个通信平台中最重要的组成部分，天线是该系统中核心的部分，而辐射特性和散射特性是衡量天线性能优良的主要指标。提高散射特性的关键在于如何减缩雷达截面，而雷达截面是散射特性中最基本的参数，它是指目标在平面波照射下在给定方向上返回功率的一种量度。天线是一类特殊的散射体，它的散射通常包括两部分:一部分是与散射天线负载情况无关的结构模式项散射场，它是天线接匹配负载时的散射场，其散射机理与普通散射体相同；另一部分则是随天线的负载情况变化的天线模式项散射场，它是由于负载与天线不匹配而反射的功率经天线再辐射而产生的散射场，这是天线作为一个加载散射体而特有的散射场。在国内外，并没有完全理想的技术手段，可以同时兼顾天线的辐射和散射特性，这是由于天线系统自身工作特点，它必须保证自身无线电波的正常接收和发射，因此常规的减缩措施不可以简单地应用在天线上。所以，如何在保证天线辐射特性不受影响的前提下，设计具有低雷达截面的天线，有重要意义。微带阵列天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加导体薄片而形成的天线，与常规天线相比，微带天线重量轻、体积小、剖面薄、易于加工。图1给出了一种现有的四单元微带天线，介质材料板正面印制有4个等间距分布的边长为13.72mm的正方形辐射单元，如图1 (a)所示；反面印制有长为120mm,宽为30mm的矩形金属地板,如图1 (b)所示；同轴接头通过辐射单元和金属地板上的开孔进行馈电，这种天线具有良好的辐射特性，但是由于为了保证天线的辐射特性，金属地板必须大于辐射单元的尺寸，所以造成该天线的雷达截面很高，不具备良好的散射特性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有微带阵列天线的缺点，提出一种低雷达截面的微带阵列天线，以减小阵列天线的雷达截面，提高辐射特性。为实现上述的目的，本专利技术包括介质材料板1、辐射单元2、金属地板3和同轴接头4 ;辐射单元2和矩形金属地板3分别印制在介质材料板I的两面，其特征在于:天线金属地板3上开有η个互补开口谐振环31，η兰4 ;每个互补开口谐振环31由一条蛇形弯折的槽线段首尾相对构成，这些互补开口谐振环31分布在辐射单元2正下方的金属地板四周，距离辐射单元2的投影距离L2为0.6-1_，使矩形金属地板3形成除中心区域和四个顶角区域为完整矩形外，其余区域均分布有互补开口谐振环31的谐振环金属地板。上述低雷达截面微带阵列天线，其特征在于辐射单元2由m个正方形贴片阵列组成，m兰1，每个正方形贴片的边长L为13.72mm。上述低雷达截面微带阵列天线，其特征在于每个互补开口谐振环(31)的由一条蛇形弯折的槽线段形成镜像对称结构，外围轮廓是正方形，且留有开口，该开口宽度为Ll=0.7mmη上述低雷达截面微带阵列天线，其特征在于每个互补开口谐振环31之间的间距L3 为 0.5-0.9mm。上述低雷达截面微带阵列天线，其特征在于每个互补开口谐振环31的外围轮廓正方形的边长L4=7mm。上述低雷达截面微带阵列天线，其特征在于每个互补开口谐振环31的槽线段宽度 L5=0.3mm。上述低雷达截面微带阵列天线，其特征在于互补开口谐振环31的谐振频率与阵列天线的工作频率相同。上述低雷达截面微带阵列天线，其特征在于同轴接头的外芯41与金属地板3连接，内芯42穿过介质材料板I与福射单元2连接,形成底部馈电结构。本专利技术具有如下优点:I)本专利技术由于在阵列天线金属地板上开有若干互补开口谐振环结构，不仅减小了金属地板的面积，同时可以在其谐振频点附近形成一个入射波的带通频段，在天线工作频带内降低了天线的雷达截面。2)本专利技术通过对互补开口谐振环位置的优化，克服了由于引入该结构而导致的天线增益下降的缺点，使天线增益恢复到了原有天线的水平。理论计算结果表明，本专利技术天线可实现4.95GHz-5.05GHz的阻抗带宽,在工作频带内降低了微带阵列天线雷达截面，克服了现有微带阵列天线雷达截面较大而导致散射特性差的缺陷。【专利附图】【附图说明】图1是现有的4单元微带阵列天线整体结构图；图2是本专利技术阵列天线的正面结构图；图3是本专利技术阵列天线的背面结构图；图4是本专利技术阵列天线的剖面图；图5是本专利技术中的开口环结构示意图；图6是本专利技术中的金属地板结构示意图；图7是本专利技术天线与现有天线的电压驻波比曲线对比图；图8是本专利技术天线与现有天线的辐射方向图对比图；图9是本专利技术天线与现有天线的雷达截面对比图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的结构和效果做进一步描述:参照图2和图3，本专利技术主要有由介质材料板1、辐射单元2、矩形金属地板3和同轴接头4组成，辐射单元2印制于介质板I的正面，如图2所示；金属地板3印制于介质板I的反面，如图3所示。所述介质材料板I,为介电常数为4.4的矩形FR4介质材料板,长为120mm,宽为30mm,厚度为1mm,其中心下侧处开有的穿线孔11。所述辐射单元2，由4个等间距排列的正方形贴片组成，每个正方形贴片的边长L为 13.72mm,间距 W 为 30mm。所述金属地板3，采用矩形金属板，在矩形金属板3上面，留有若干个圆孔，用于同轴接头内芯42的安装。该矩形金属地板上面分布了 η个互补开口谐振环31，n ^ 4，这些互补开口谐振环31分布在辐射单元2正下方对应的金属地板四周，使矩形金属地板3形成除中心区域和四个顶角区域为完整矩形外，其余区域均分布有互补开口谐振环31的谐振环金属地板。参照图5，每个互补开口谐振环31，是由刻蚀在矩形金属地板上、且经过若干次弯折的一条槽线段构成，弯折后的槽线段呈现为首尾相对的蛇形结构，且每个互补开口谐振环31的外围轮廓是正方形，定义槽线段的两个顶点为M和N，顶点M和顶点N之间的距离定义为开口宽度LI。参照图6，将每个辐射单元2垂直投影到金属地板3上，形成与辐射单元对应数量的矩形区域Ζ，定义每个矩形区域Z四个顶点依次为Α、B、C、D，由这四个顶点构成线段ΑΒ、⑶、AC、BD。矩形区域Z四周的互补开口谐振环31，分布在线段AB上方、线段⑶下方、线段AC左侧和线段BD右侧，每条线段一侧的互补开口谐振环31与这条线段保持平行关系，距离辐射单元2的投影距离L2为0.6-lmm,并且每条线段一侧的互补开口谐振环31的数量P ^ 1，整个矩形金属 地板3上共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低雷达截面微带阵列天线，包括介质材料板（1）、辐射单元（2）、金属地板（3）和同轴接头（4）；辐射单元（2）和矩形金属地板（3）分别印制在介质材料板（1）的两面，其特征在于：天线金属地板（3）上开有n个互补开口谐振环（31），n≧4；每个互补开口谐振环（31）由一条蛇形弯折的槽线段首尾相对构成，这些互补开口谐振环（31）分布在辐射单元（2）正下方的金属地板四周，距离辐射单元（2）的投影距离L2为0.6‑1mm，使矩形金属地板（3）形成除中心区域和四个顶角区域为完整矩形外，其余区域均分布有互补开口谐振环（31）的谐振环金属地板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘英，贾永涛，郝玉文，龚书喜，刘虎，王辉，
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