一种平面化无源二维宽角VanAtta反向阵天线制造技术

该发明专利技术公开了一种平面化无源二维宽角Van Atta反向阵天线，涉及雷达探测天线技术领域，尤其涉及一种基于Van Atta原理设计的平面化雷达反射截面积增强阵列天线。本发明专利技术提出的二维8

【技术实现步骤摘要】
一种平面化无源二维宽角Van Atta反向阵天线


[0001]本专利技术涉及雷达探测天线
，尤其涉及一种基于Van Atta原理设计的平面化雷达反射截面积增强阵列天线。

技术介绍

[0002]随着雷达
的不断发展，电子对抗战在现代战争中将会发挥重要作用，如何干扰敌方雷达识别我方军事目标在实战中具有重要意义。通过减少军事目标的RCS能够有效避开敌方雷达的探测，除此之外，使用诱饵来模拟军机、舰艇和车辆等目标的RCS来误导敌方攻击也是有效的电子对抗手段。
[0003]基于Van Atta原理设计的无源反向天线阵，与同尺寸金属平板相比，能够在宽角范围内提升天线阵列的RCS；与金属角反射器相比，它具有低剖面、体积小、可平面化应用的优势；其无源结构具有易加工、低成本和高可靠性的特点。无源Van Atta反向阵基于无源相位共轭原理实现入射电磁波的自动溯源，相比有源反向阵，节省了大量的有源电子器件，提升了系统的可靠性，大大降低了成本，能够应对更多复杂的环境。
[0004]现阶段无源Van Atta反向阵的研究工作主要着重在多极化，宽角，宽频带等方向，针对不同场景下RCS需求的不同，更大的RCS意味着更大的阵列规模，以及更加复杂的相位共轭网络，尤其是在具有平面化需求的应用场景下，较大规模的无源Van Atta反向阵的设计难度和复杂度将会急剧增加。目前较大规模的二维Van Atta反向阵多数是采用同轴线作为相位共轭网络，但是随着频率的升高，同轴线组成的相位共轭网络存在结构立体、成本较高、不稳定性较大等劣势。因此，实现大规模无源二维Van Atta反向阵的平面化设计是一个紧迫的任务。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是设计一个基于Van Atta原理的8
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8平面化二维反向阵，实现较大规模二维Van Atta反向阵的平面化设计，在二维平面内增强天线阵列的后向RCS。与同尺寸金属地板相比，在较宽的频带内，本专利技术能够增强电磁波在非法向入射时的后向RCS。本专利技术通过采用平面化微波传输线和平面化天线阵列，在有限尺寸内完成多条等长传输线的设计和布局，结合PCB多层加工技术，实现了大规模二维Van Atta反向阵的平面化设计，具有低成本，平面化和高可靠性的优势。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种平面化无源二维宽角Van Atta反向阵天线，该天线包括：天线阵列层、平面共轭网络层，天线阵列层和平面共轭网路层之间间隔有空气缝隙；所述天线阵列层包括基板和设置在基板上的天线贴片，所述平面相位共轭网络由M条微波传输线组成，分为馈电段，传输段，跨层段以及长度补偿段，馈电段设计在天线单元的正下方，其数量与天线单元个数相同，共有2M个，在馈电段上层的金属地板上均设置了U型缝隙，在与缝隙正交的方向上，馈电段设有馈电延长线；传输段与馈电段相连，传输段包含长距离平行布线和多个90度弯折布线结构，M条传输段具有M个输入端和M
个输出端，共具有2M个连接处，分别与2M个馈电段相连；跨层段是一种连接上下两层传输线，实现上下层传输线相互转换的跨层结构(6)；由于不同位置上中心对称的天线对之间的距离不完全相等，所以每条传输线的长度是不相等的，为了满足相位共轭网络宽带工作的要求，需要对各条传输线的长度进行补偿，针对4组相位共轭网络的布局结构，设计了4组不同形式的长度补偿网络，每组长度补偿网络接入在传输段中；
[0007]为了保证上层微带线(5)和下层微带线(4)具有相同的相位常数，降低设计复杂度和加工难度，在天线阵与相位共轭网络之间引入高度为H的空气层，空气层的引入不仅能满足双层微带线同相位常数的要求，还能够增加天线带宽，增加反向阵的工作带宽；
[0008]根据Van Atta反向阵的设计原理，处在中心对称位置上的两个天线单元由一根传输线相连，人为的将天线阵进行分组，沿着y轴方向上将天线分为8组，从左至右依次为第一组天线至第八组天线；依照天线分组，将第一组天线(7)和第八组天线(14)相连，第二组天线(8)和第七组天线(13)相连，第三组天线(9)和第六组天线(12)相连，第四组天线(10)和第五组天线(11)相连；上述8组天线共需要4组传输线网络，这4组传输线网络共同组成Van Atta反向阵的相位共轭网络，可分为上层相位共轭网络(15)和下层相位共轭网络(16)；
[0009]在第一组传输线网络(17)中，第一组天线通过U型缝隙与下层馈电段(18)实现能量传递，该组8条传输线经过一次90度拐角后沿着x方向布线至板材边缘，第二次进行90度拐角后通过跨层结构(19)转换为上层传输线继续沿y方向布线至板材边缘附近，再次进行跨层转换(20)，下层传输线沿着
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x方向至第八组天线下方，与第一组长度补偿网络(21)相接，最后与第八组天线下方的馈电段连接，至此，完成第一组相位共轭网络的设计，实现第一组天线与第八组天线的连接；
[0010]第二组相位共轭网络(22)的设计方式与第一组相位共轭网络在空间上完全相反，第二组天线下方的馈电段延伸一段较短的距离后便经过跨层结构转(23)换为上层传输线，接着沿着
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y方向布线，经过两次90度拐角后紧贴板材边缘沿着y方向布线至第二次跨层转换结构(24)，在第二次跨层后，第二组相位共轭网络布线至第七组天线下方，与长度补偿网络相连后接入第七组天线下方的馈电段，由于尺寸限制以及第一组相位共轭网络的阻挡，将第二组相位共轭网络中的长度补偿网络分为两部分，它们分别设置在第二组天线下方(25)和第七组天线下方(26)的线路中；
[0011]第三组天线和第六组天线在空间上距离较近，连接这两组天线所需传输线的长度较短，所以第三组传输线网络(27)的长度补偿网络需要具有更大的补偿能力，第三组天线下方的馈电段弯折90度后沿着x方向传输至介质板边缘进行第二次90度弯折，沿y方向布线至第六组天线下方，随后跨层结构(28)将下层传输线转换为上层传输线，经过跨层结构后将其接入长度补偿网络(29)，在完成长度补偿后再次跨层，将上层传输线转换为下层传输线并与第六组天线下方的馈电段相接。
[0012]第四组传输线网络(30)将第四组天线与第五组天线相连，这两组天线在空间上距离最近，需要进行补偿的长度也最大，第四组天线下方的馈电段向外延伸一小段距离后进行U型弯折，再进行跨层将下层传输线转换为上层传输线，得益于前三组相位共轭网络未占用上层介质板中心的位置，为第四组相位共轭网络较大尺寸的长度补偿网络(31)留下了足够的空间，在完成长度补偿后，进行第二次跨层，将上层传输线转换为下层传输线，此次转化后第四组相位共轭网络布线至第二组与第三组天线下方中间，将其沿着x方向布线，经过
两次90度转角后至第六组天线下方，与第六组天线下方的馈电段相连。
[0013]本专利技术提出的二维8
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8Van Atta无源反向阵通过在相位共轭网络与天线阵之间增加较低高度的空气层，使用两层微带线实现了相位共轭网络的平面化设计，空气层的引入既减本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面化无源二维宽角Van Atta反向阵天线，该天线包括：天线阵列层、平面共轭网络层，天线阵列层和平面共轭网路层之间间隔有空气缝隙；所述天线阵列层包括基板和设置在基板上的天线贴片，所述平面相位共轭网络由M条微波传输线组成，分为馈电段，传输段，跨层段以及长度补偿段，馈电段设计在天线单元的正下方，其数量与天线单元个数相同，共有2M个，在馈电段上层的金属地板上均设置了U型缝隙，在与缝隙正交的方向上，馈电段设有馈电延长线；传输段与馈电段相连，传输段包含长距离平行布线和多个90度弯折布线结构，M条传输段具有M个输入端和M个输出端，共具有2M个连接处，分别与2M个馈电段相连；跨层段是一种连接上下两层传输线，实现上下层传输线相互转换的跨层结构(6)；由于不同位置上中心对称的天线对之间的距离不完全相等，所以每条传输线的长度是不相等的，为了满足相位共轭网络宽带工作的要求，需要对各条传输线的长度进行补偿，针对4组相位共轭网络的布局结构，设计了4组不同形式的长度补偿网络，每组长度补偿网络接入在传输段中；为了保证上层微带线(5)和下层微带线(4)具有相同的相位常数，降低设计复杂度和加工难度，在天线阵与相位共轭网络之间引入高度为H的空气层，空气层的引入不仅能满足双层微带线同相位常数的要求，还能够增加天线带宽，增加反向阵的工作带宽；根据Van Atta反向阵的设计原理，处在中心对称位置上的两个天线单元由一根传输线相连，人为的将天线阵进行分组，沿着y轴方向上将天线分为8组，从左至右依次为第一组天线至第八组天线；依照天线分组，将第一组天线(7)和第八组天线(14)相连，第二组天线(8)和第七组天线(13)相连，第三组天线(9)和第六组天线(12)相连，第四组天线(10)和第五组天线(11)相连；上述8组天线共需要4组传输线网络，这4组传输线网络共同组成Van Atta反向阵的相位共轭网络，可分为上层相位共轭网络(15)和下层相位共轭网络(16)；在第一组传输线网络(17)中，第一组天线通过U型缝隙与下层馈电段(18)实现能量传递，该组8条传输线经过一次90度拐角后沿着x方向布线至板材边缘，第二次进行90度拐角后通过跨层结构(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李肖飞，班永灵，张嘉琪，余永乐，车永星，卢澜，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：