一种宽带低雷达截面天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种宽带低雷达截面天线，主要解决现有技术中天线散射特性较强的问题，其包括介质板(1)、极化转换表面(2)、金属地板(3)、金属贴片(4)和同轴金属柱馈电线(5)，极化转换表面和金属贴片印制介质板的上表面，金属地板印制在介质板的下表面，同轴金属柱馈电线位于距离金属贴片上，该极化转换表面(2)由无源谐振的极化转换单元按M×N的棋盘状周期式排列组成，每个极化转换单元是由两个位于中间的方形片状贴片(21)、两个位于顶点的方形片状贴片(22)、沿对角线的条带式贴片(23)和四条位于顶点的条带式贴片(24)组成，本实用新型专利技术减缩了雷达截面，提高散射效果，可用于低散射特性的雷达系统设计。

A broadband low radar cross section antenna

The utility model discloses a broadband low radar cross-section antenna, which mainly solves the problem of strong scattering characteristics of the antenna in the prior art, including a dielectric board (1), a polarization conversion surface (2), a metal floor (3), a metal patch (4) and a coaxial metal column feeder (5), a polarization conversion surface and an upper surface of the metal patch printed media board, and a metal floor printed on the lower surface of the media board, the same as The axial metal column feeder is located on the distance metal patch, and the polarization conversion surface (2) is composed of passive resonant polarization conversion units arranged in checkerboard periodic form of M \u00d7 n. each polarization conversion unit is composed of two square patch (21) in the middle, two square patch (22) in the top, two diagonal strip patch (23) and four strip patch at the top (24) composition. The utility model reduces the radar cross section, improves the scattering effect, and can be used for the design of radar system with low scattering characteristics.

【技术实现步骤摘要】
一种宽带低雷达截面天线
本技术属于天线
，特别涉及一种宽带低雷达截面天线，可用于低散射特性的雷达系统设计。
技术介绍
随着通信技术的快速发展，天线的雷达截面减缩技术已成为当今研究的热点。而雷达截面RCS作为定量衡量天线散射性能的物理量，有效的控制和减缩天线的RCS成为优化设计具有弱散射性能雷达系统的重要研究内容。天线作为雷达系统中用于收发电磁信号的重要装置，其本身是一个具有强散射特性的结构。对于大多数雷达系统来说，如何控制和减缩天线的RCS成为了雷达系统设计的关键。传统减缩天线RCS的设计，包括有结构变形技术和雷达吸波材料覆层技术。其中：结构变形技术是通过对天线结构中不参与天线辐射的部分进行开槽或切除，从而有效减少天线在威胁角域内的散射。但由于其对天线本身外形结构的改变，通常会引起对天线工作的影响。雷达吸波材料覆层技术是通过将吸收的电磁能量转化为热能的形式进行消耗，从而减少天线的RCS。而该技术在吸收并消耗自由空间入射电磁能量的同时，对天线本身辐射的电磁能量也有所吸收，进而对天线的辐射性能造成影响。随着电磁超材料的问世，利用频率选择表面、电磁带隙结构、左手媒质、极化转换表面等超材料设计具有低RCS特性的天线，成了一种有效的方式。极化转换表面利用其可以形成反射相位相差180°的反射波，通过反射波的干涉相消作用实现RCS的减缩效果。2019年，TaoHong等人在IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters期刊上发表了一篇名为《RCSReductionandGainEnhancementfortheCircularlyPolarizedArraybyPolarizationConversionMetasurfaceCoating》的论文，该论文提出了一种由双箭条带式极化转换单元组成的极化转换表面，并介绍了该极化转换表面在天线领域的实际应用。文中将条带式极化转换表面单元棋盘状排列在微带天线周围，仿真结果表明：加载极化转换表面的天线与参考天线相比，天线的辐射性能未受影响，而雷达截面在10.5-35.1GHz的频带范围内有大于4.8dB的RCS减缩，但是仅在10.90-13.10GHz、15.70-19.00GHz和27.50-33.00GHz三个频段内有大于10dB的RCS减缩效果，在10.5-10.9GHz、13.1-15.7GHz和19-27.5GHz频带内RCS减缩效果均小于10dB，无法实现良好的天线散射效果。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述现有技术中的不足，提出一种基于极化转换表面的宽带低RCS天线，以在整个频段内实现大于10dB的RCS减缩效果，有效降低了天线的散射性能。为实现上述目的，本技术基于极化转换表面的宽带低RCS天线，包括包括介质板、极化转换表面、金属地板、金属贴片和同轴金属柱馈电线，极化转换表面和金属贴片印制介质板的上表面，且呈方形内外分布，金属地板印制在介质板的下表面，同轴金属柱馈电线位于金属贴片上，其特征在于：所述极化转换表面由无源谐振的极化转换单元按M×N的棋盘状周期式排列组成，M≥6，N≥6，每个极化转换单元是由两个位于中间的方形片状贴片、两个位于顶点的方形片状贴片、沿对角线的条带式贴片和四条位于顶点的条带式贴片组成，以实现雷达截面的减缩。进一步，所述两个方形片状贴片交错重叠置于极化转换单元的中心，两个条带式贴片沿极化转换单元的对角线置于方形片状贴片的重叠处，每个条带式贴片的末端以80°的张角左右各放置一个条带式贴片，在两个条带式贴片的重叠处放置一个方形片状贴片。本技术与现有技术相比，具有如下优点：1、本技术中的极化转换表面的单元，由于采用条带式与片状分形式一体化的设计结构，实现了较宽频带内的极化转换效果。2、本技术通过将该一体化结构的极化转换单元按棋盘状周期排列于天线周围，可以将入射电磁波的相位转换±90°，使相位差为180°的反射电磁波互相抵消，从而利用无源对消的方式实现了天线宽频带的雷达截面减缩效果。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术中的极化转换单元结构示意图；图3是本技术天线和参考天线在辐射、接收状态下的反射系数幅度对比图；图4是本技术天线和参考天线在辐射、接收状态下的yoz面增益对比图；图5是本技术天线和参考天线在辐射、接收状态下的xoz面增益对比图；图6是本技术天线和参考天线的单站雷达截面对比图。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实例和效果作进一步描述。参照图1，本实例包括介质板1、极化转换表面2、金属地板3、金属贴片4和同轴金属柱馈电线5，所述极化转换表面2呈棋盘状周期排列印制在介质板1的上表面外围，金属贴片4印制在介质板1的上表面中心，金属地板3印制在介质板1的下表面，同轴金属柱馈电线5位于距离金属贴片4中心的2.4mm处。介质板1采用78mm×78mm×3mm的矩形板材，其相对介电常数ε'＝2.65；金属贴片4的边长c为8.95mm-9.05mm，本实例取但不限于c＝9mm，该金属贴片4中心开有金属通孔，用于馈电；金属地板3，采用导电率为σ＝5.8×107S/m铜材料，尺寸为78mm×78mm；数十个极化转换单元按间距7.8mm均匀排布在天线上表面，本实例取但不限于84个极化转换单元。参照图2，极化转换表面2由无源谐振的极化转换单元按M×N的棋盘状周期式排列组成，M≥6，N≥6，每个极化转换单元是由两个位于中间的第一方形片状贴片21、两个位于顶点的第二方形片状贴片22、沿对角线的第一条带式贴片23和四条位于顶点的第二条带式贴片24组成。其中两个第一方形片状贴片21交错重叠置于极化转换单元的中心，两个第一条带式贴片23沿极化转换单元的对角线放置，其一端置于第一方形片状贴片21的重叠处，每个沿对角线放置的第一条带式贴片23的另一端即末端左右各放置一个第二条带式贴片24，每个第二条带式贴片24与沿对角线放置的第一条带式贴片23的夹角都为80°，在两个第二条带式贴片24的重叠处放置一个第二方形片状贴片22。中间的第一方形片状贴片21，其边长a为1.87mm-1.93mm，本实例取但不限于a＝1.9mm，且关于沿对角线的第一条带式贴片23对称；两个位于顶点的第二方形片状贴片22，其边长b为0.85mm-0.95mm，本实例取但不限于b＝0.9mm，且每个方形片状贴片关于对角线与其自身对称；沿对角线的第一条带式贴片23，其宽度W1为0.48mm-0.52mm，长度L1为5.84mm-5.92mm，本实例取但不限于W1＝0.9mm，L1＝5.9mm，且其中心与介质板1的对角线重合；四条位于顶点的第二条带式贴片24，其宽度W2为0.52mm-0.56mm，本实例取但不限于W2＝0.54mm；金属贴片4的边长c＝9mm，其中心开有金属通孔。本技术的效果可结合以下仿真结果作进一步说明：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带低雷达截面天线，包括介质板(1)、极化转换表面(2)金属地板(3)、金属贴片(4)和同轴金属柱馈电线(5)，极化转换表面(2)和金属贴片(4)印制介质板(1)的上表面，且呈方形内外分布，金属地板(3)印制在介质板(1)的下表面，同轴金属柱馈电线(5)位于金属贴片(4)上，其特征在于：/n所述极化转换表面(2)由无源谐振的极化转换单元按M×N的棋盘状周期式排列组成，M≥6，N≥6，每个极化转换单元是由两个位于中间的第一方形片状贴片(21)、两个位于顶点的第二方形片状贴片(22)、沿对角线的第一条带式贴片(23)和四条位于顶点的第二条带式贴片(24)组成，以实现雷达截面的减缩。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽带低雷达截面天线，包括介质板(1)、极化转换表面(2)金属地板(3)、金属贴片(4)和同轴金属柱馈电线(5)，极化转换表面(2)和金属贴片(4)印制介质板(1)的上表面，且呈方形内外分布，金属地板(3)印制在介质板(1)的下表面，同轴金属柱馈电线(5)位于金属贴片(4)上，其特征在于：
所述极化转换表面(2)由无源谐振的极化转换单元按M×N的棋盘状周期式排列组成，M≥6，N≥6，每个极化转换单元是由两个位于中间的第一方形片状贴片(21)、两个位于顶点的第二方形片状贴片(22)、沿对角线的第一条带式贴片(23)和四条位于顶点的第二条带式贴片(24)组成，以实现雷达截面的减缩。


2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：两个第一方形片状贴片(21)交错重叠置于极化转换单元的中心，两个第一条带式贴片(23)沿极化转换单元的对角线置于第一方形片状贴片(21)的重叠处，每个第一条带式贴片(23)的末端以80°的张角左右各放置一个第二条带式贴片(24)，在两个第二条带式贴片(24)的重叠处放置一个第二方形片状贴片(22)。


3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：中间的第一方形片状贴片(21)，其边长a为1.87mm-1.93mm，且关于沿对角线的第一条带式贴片(23)对...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜文，李溪，杨博光，龚书喜，洪涛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61