一种基于超材料的双馈电低雷达散射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基于超材料的双馈电低雷达散射截面的微带阵列天线，属于天线技术领域，其包括层叠的多层介质基板、相位调控单元、吸波结构和辐射贴片；层叠的介质基板从上至下依次为第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板和第四介质基板；第一介质基板和第二介质基板的上表面均印制有以矩形阵列方式排布的相位调控单元；第三介质基板的上表面印制有吸波结构；第四介质基板的上表面印制有以矩形阵列方式排布的辐射贴片，其下表面印制有金属地板；辐射贴片通过第一同轴线和第二同轴线连接金属地板。本发明专利技术能够保证阵列天线在谐振频率处具有良好的散射特性。处具有良好的散射特性。处具有良好的散射特性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超材料的双馈电低雷达散射截面的微带阵列天线


[0001]本专利技术涉及到天线
，特别涉及一种基于超材料的双馈电低雷达散射截面微带阵列天线。

技术介绍

[0002]在通信领域中，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之一，天线是该系统中核心的部分，而辐射特性是衡量天线优劣的主要指标。提高散射特性的关键在于如何缩减雷达截面，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。
[0003]天线的散射可以分为结构模式项散射和天线模式项散射。结构模式项散射是由天线自身的结构所贡献，仅仅受天线的材质和物理结构的影响，因此，只需要合理地设计天线的形状和材质就可以适当地降低其自身的散射。天线模式项散射则是由于天线端接不匹配负载，使得外来电磁波在天线负载反射又二次辐射出去所形成的散射场。由此可见，天线模式项散射场与天线的辐射密切相关，因此天线带内雷达散射截面的减缩研究比较困难。
[0004]近年来，出现了各种类型的电磁新材料，其以新颖、独特的电磁性能受到了国内外研究者的广泛关注。目前，这些材料得到了飞速地发展，并且已经应用于各大领域。其中，最主要的一种用途就是减缩天线的RCS。这是因为这些电磁新材料具有波前调控作用，通过有效的控制反射电磁波，就可以实现达到很好的RCS减缩效果。因此，研究电磁新材料在天线RCS减缩中的应用是十分具有价值的。
[0005]微带阵列天线是在带有金属接地板的介质基板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。
[0006]Qiang Chen在其发表的论文“RCS Reduction of Patch ArrayAntenna Using Anisotropic Resistive Metasurface”IEEEAntennas and Wireless Propagation Letters,2019中提出一种利用各向异性超表面减小雷达散射截面的贴片阵列天线。该天线在贴片阵列天线上方覆置一层电阻超表面来实现雷达截面的减缩。 1.016mm厚的介质基板下表面印刷金属板，上表面印刷有2
×
2贴片阵列天线，辐射贴片通过金属微带馈网连接，使用同轴馈电。电阻超表面是通过将六个集总电阻装入一个金属方型回路，上边框和下边框各放置一个集总电阻，阻值为300Ω；左边框和右边框各放置两个集总电阻，阻值为180Ω，在同极化入射时两个电阻之间放置带型数字间谐振器。在带内同极化状态下，电阻超表面对阵列天线来讲相当于一个透明的天线罩，电阻超材料天线罩的增益损失仅为 0.7dB。在带外或交叉极化状态下，阵列天线本身作为电阻超表面的地面来形成具有较低雷达散射截面的吸波结构。该结构覆层虽然在带内对贴片阵列天线产生较小的辐射性能的影响，但是却没有减低带内雷达散射截面。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于超材料的双馈电低雷达散射截面微带阵列天
线。该天线的贴片阵列天线的交叉极化方向上增加匹配端口可以实现交叉极化的匹配吸收，能够保证阵列天线在谐振频率处具有良好的散射特性。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0009]一种基于超材料的双馈电低雷达散射截面的微带阵列天线，包括层叠的多层介质基板、相位调控单元、吸波结构和辐射贴片；层叠的介质基板从上至下依次为第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板和第四介质基板；所述第一介质基板和第二介质基板的上表面均印制有以矩形阵列方式排布的相位调控单元；第三介质基板的上表面印制有吸波结构；所述第四介质基板的上表面印制有以矩形阵列方式排布的辐射贴片9，其下表面印制有金属地板5；所述辐射贴片9通过第一同轴线6和第二同轴线10连接金属地板。
[0010]进一步的，相位调控单元为一矩形围框结构，且四个相位调控单元为一组；每组相位调控单元对应其正下方的一个辐射贴片，且相位调控单元几何中心的投影位于对应辐射贴片9的直角处。
[0011]进一步的，相邻辐射贴片之间的距离为二分之一的波长。
[0012]进一步的，所述第一同轴线6和第二同轴线10到辐射贴片9的几何中心的距离相同；且第一同轴线和第二同轴线均贯穿第四介质基板。
[0013]进一步的，所述吸波结构为多条平行排布的条状矩形贴片。
[0014]进一步的，所述相位调控单元的材料为超材料。
[0015]本专利技术采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0016]本专利技术由于相位调控单元通过调整内外矩形框的尺寸及位置可以实现高透射性能，吸波材料主要影响的是交叉极化，所以通过调整相位调控单元内外矩形框的尺寸及位置，可以实现辐射贴片的谐振频率和辐射方向图不发生变化，保证阵列天线良好的辐射性能；电磁波垂直照射时，由于不同尺寸的相位调控单元的棋盘分布，辐射贴片可以产生反射电场幅度相同且相位相差180
°
的可以相消的反射波，同时，在贴片阵列天线的交叉极化方向上增加匹配端口可以实现交叉极化的匹配吸收，能够保证阵列天线在谐振频率处具有良好的散射特性。克服了现有技术中实现带内雷达散射截面减缩效果比较好时对天线辐射性能产生较大影响的问题。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例的整体结构示意图；
[0018]图2是本专利技术实施例相位调控单元结构示意图
[0019]图3是本专利技术实施例相位调控单元排布的结构示意图；
[0020]图4是本专利技术实施例吸波结构示意图；
[0021]图5是本专利技术实施例的微带贴片天线结构示意图；
[0022]图6是本专利技术实施例在5.5GHz的XOZ面的辐射方向图对比图；
[0023]图7是本专利技术实施例在5.5GHz的YOZ面的辐射方向图对比图；
[0024]图8是本专利技术实施例在5
‑
6GHz内XOZ和YOZ面单站雷达截面对比图；
[0025]图9是本专利技术实施例在5
‑
6GHz内XOZ和YOZ面的雷达截面减缩值。
具体实施方式
[0026]下面，结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]一种基于超材料的双馈电低雷达散射截面的微带阵列天线，包括层叠的多层介质基板、相位调控单元、吸波结构和辐射贴片；层叠的介质基板从上至下依次为第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板和第四介质基板；所述第一介质基板和第二介质基板的上表面均印制有以矩形阵列方式排布的相位调控单元；第三介质基板的上表面印制有吸波结构；所述第四介质基板的上表面印制有以矩形阵列方式排布的辐射贴片9，其下表面印制有金属地板5；所述辐射贴片9通过第一同轴线6和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超材料的双馈电低雷达散射截面的微带阵列天线，包括层叠的多层介质基板、相位调控单元、吸波结构和辐射贴片；其特征在于，层叠的介质基板从上至下依次为第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板和第四介质基板；所述第一介质基板和第二介质基板的上表面均印制有以矩形阵列方式排布的相位调控单元；第三介质基板的上表面印制有吸波结构；所述第四介质基板的上表面印制有以矩形阵列方式排布的辐射贴片(9)，其下表面印制有金属地板(5)；所述辐射贴片(9)通过第一同轴线(6)和第二同轴线(10)连接金属地板。2.根据权利要求1所述的一种基于超材料的双馈电低雷达散射截面的微带阵列天线，其特征在于，相位调控单元为一矩形围框结构，且四个相位调控单元为一组；每组相位调控单元对应其正下方的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾丹，贾永涛，杜彪，韩国栋，刘英，杨国栋，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：