一种基于有耗电磁超表面的低RCS阵列天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于有耗电磁超表面的低RCS阵列天线，本发明专利技术属于微波天线技术领域。本发明专利技术所述低RCS阵列天线包括辐射阵列、各向异性有耗电磁超表面和馈电结构；各向异性有耗电磁超表面在与阵列天线极化方向相同的方向上，当平面电磁波入射到辐射阵列时，通过有耗电磁超表面将工作频带外的入射电磁波吸收，工作频带附近的电磁波由辐射阵列吸收，实现带内低RCS；各向异性有耗电磁超表面在与阵列天线极化方向正交的方向上，当平面电磁波入射到辐射阵列时，通过有耗电磁超表面将工作频带附近的入射电磁波吸收，实现宽带低RCS。实现宽带低RCS。实现宽带低RCS。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有耗电磁超表面的低RCS阵列天线


[0001]本专利技术属于微波天线
，具体涉及一种基于有耗电磁超表面的低RCS阵列天线。

技术介绍

[0002]随着军事电子技术不断发展，相控阵天线需要同时具备低RCS特性与高效辐射特性。一般而言通过共形技术与吸波材料等技术手段可以得到具有低RCS特性的阵列天线。然而共形技术手段不适用带内隐身设计，而将吸波材料涂敷在阵面附近会降低阵列的辐射效率。
[0003]现有技术“An Ultra
‑
Wideband Tightly Coupled Dipole Array Co
‑
Designed With LowScattering Characteristics”公开了一种超宽带紧耦合阵列，可在负载匹配的情况下吸收宽带的电磁波，然而对于工作频带较窄的阵列，宽带范围内匹配会使得接收噪声增加。现有技术“Microstrip Phased
‑
Array In
‑
Band RCS Reduction With a Random Element Rotation Technique”公开了一种阵列天线，利用随机单元旋转的方式使阵列的带内RCS降低，然而实现的低RCS 带宽较窄且较适用于圆极化天线。现有技术“RCS Reduction of Ridged Waveguide Slot AntennaArray Using EBG Radar Absorbing Material”公开了一种阵列天线，利用带集总电阻元件的电磁带隙结构放在天线阵列上方实现RCS降低，带电阻的电磁带隙结构吸收了部分辐射能量，其法向辐射增益插损大于0.9dB。
[0004]如何在口径基本不增加的情况下，得到辐射性能良好并且具有宽带低RCS特性的阵列无疑是对天线设计者的巨大挑战，尤其是辐射频段被低RCS频段覆盖的阵列天线具有很大的应用与研究价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于有耗电磁超表面的低RCS阵列天线。
[0006]本专利技术所提出的技术问题是这样解决的：
[0007]一种基于有耗电磁超表面的低RCS阵列天线，包括辐射阵列、各向异性有耗电磁超表面和馈电结构；
[0008]辐射阵列由呈M
×
N紧密排布的微带矩形贴片辐射单元组成，周期小于等于工作中心频率对应的半个波长，M和N为正整数；微带矩形贴片辐射单元为线极化天线，包括矩形贴片 3、第一方形介质基板2和金属地板1；矩形贴片3位于第一方形介质基板2的上表面的中心位置，且矩形贴片3的与第一方形介质基板2的边平行；金属地板1满覆第一方形介质基板 2的下表面；
[0009]馈电结构采用50Ω同轴馈电，位于第一方形介质基板2的底部，包括外导体、介质层和内导体；外导体与金属地板1连接，内导体穿过第一方形介质基板2与矩形贴片3连接；
[0010]各向异性有耗电磁超表面位于辐射阵列的上方，且留有间距；各向异性有耗电磁超表面由呈2M
×
2N紧密排布的超表面单元组成，周期为辐射阵列周期的一半。
[0011]进一步的，各向异性有耗电磁超表面与辐射阵列之间的间距为1/6波长。
[0012]进一步的，超表面单元为180
°
中心旋转对称结构，包括上超表面结构6、第二方形介质基板5和下超表面结构4；上超表面结构6位于第二方形介质基板的上表面，下超表面结构4 位于第二方形介质基板的下表面。
[0013]进一步的，上超表面结构6包括两个第一横向枝节601、两个第二横向枝节602、两个矩形金属环603、两个第一纵向枝节604、两个第二纵向枝节605、两个第三纵向枝节606和两个第一电阻607；第一电阻607沿横向放置；第一横向枝节601与第二方形介质基板5的边平行，中心位置的内侧连接有第一电阻607；第一电阻607的另一端依次通过第一纵向枝节 604和第二纵向枝节605连接至矩形金属环603，连接点位于矩形金属环603长边的中心位置；矩形金属环603另一长边的中心位置通过第三纵向枝节606与第二横向枝节602的中心位置连接，第二横向枝节602与矩形金属环603的长边平行。
[0014]进一步的，下超表面结构4包括两个第四纵向枝节401、两个第三横向枝节402、两个第四横向枝节403、方形金属环404、两个第五纵向枝节405和两个第二电阻406；第二电阻406 沿纵向放置；第四纵向枝节401与第二方形介质基板5的边平行，中心位置的内侧连接有第二电阻406；第二电阻406的另一端依次通过第三横向枝节402和第四横向枝节403连接至方形金属环404，连接点位于方形金属环404边的中心位置；方形金属环404另外两个边的中心位置分别向内延伸有两个第五纵向枝节405。
[0015]进一步的，上超表面结构6的两个第三纵向枝节606分别与下超表面结构4的两个第五纵向枝节405末端通过金属通孔连接。
[0016]进一步的，各向异性有耗电磁超表面在与阵列天线电场方向相同的方向上，超表面单元的等效电路为串联RLC电路串接并联LC电路；各向异性有耗电磁超表面在与阵列天线电场方向正交的方向上，超表面单元的等效电路为串联RLC电路，且并联LC电路的谐振点在天线工作频带的中心频点。
[0017]进一步的，各向异性有耗电磁超表面在与阵列天线极化方向相同的方向上，当平面电磁波入射到辐射阵列时，通过有耗电磁超表面将工作频带外的入射电磁波吸收，工作频带附近的电磁波由辐射阵列吸收，实现带内低RCS；各向异性有耗电磁超表面在与阵列天线极化方向正交的方向上，当平面电磁波入射到辐射阵列时，通过有耗电磁超表面将工作频带附近的入射电磁波吸收，实现宽带低RCS。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术所述的基于有耗电磁超表面低RCS阵列天线中二维微带矩形天线与有耗电磁超表面均采用PCB工艺，加工简单且辐射性能稳定；
[0020]本专利技术所述的阵列天线增益受到有耗电磁超表面的影响较小，辐射增益插损较低；
[0021]本专利技术所述的基于有耗电磁超表面低RCS阵列天线在带内宽带范围内，可以实现不同极化方式的RCS抑制；
[0022]本专利技术所述的基于有耗电磁超表面低RCS阵列天线在电磁波入射角度较小范围内都具有低RCS特性；
[0023]本专利技术所述的基于有耗电磁超表面低RCS阵列天线是将入射电磁波吸收并且转化为热能，因此其具有双站低RCS特性。
附图说明
[0024]图1为本专利技术所述低RCS阵列天线的侧视图；
[0025]图2为本专利技术所述阵列天线中辐射单元的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术所述阵列天线中各向异性有耗电磁超表面的结构示意图，其中(a)上超表面结构，(b)下超表面结构；
[0027]图4为本专利技术所述阵列天线中有耗电磁超表面单元在不同方向上的等效电路，其中(a) 各向异性有耗电磁超表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有耗电磁超表面的低RCS阵列天线，其特征在于，包括辐射阵列、各向异性有耗电磁超表面和馈电结构；辐射阵列由呈M
×
N紧密排布的微带矩形贴片辐射单元组成，周期小于等于工作中心频率对应的半个波长，M和N为正整数；微带矩形贴片辐射单元为线极化天线，包括矩形贴片(3)、第一方形介质基板(2)和金属地板(1)；矩形贴片(3)位于第一方形介质基板(2)的上表面的中心位置，且矩形贴片(3)的与第一方形介质基板(2)的边平行；金属地板(1)满覆第一方形介质基板(2)的下表面；馈电结构采用50Ω同轴馈电，位于第一方形介质基板(2)的底部，包括外导体、介质层和内导体；外导体与金属地板(1)连接，内导体穿过第一方形介质基板(2)与矩形贴片(3)连接；各向异性有耗电磁超表面位于辐射阵列的上方，且留有间距；各向异性有耗电磁超表面由呈2M
×
2N紧密排布的超表面单元组成，周期为辐射阵列周期的一半。2.根据权利要求1所述的基于有耗电磁超表面的低RCS阵列天线，其特征在于，各向异性有耗电磁超表面与辐射阵列之间的间距为1/6波长。3.根据权利要求1所述的基于有耗电磁超表面的低RCS阵列天线，其特征在于，超表面单元为180
°
中心旋转对称结构，包括上超表面结构(6)、第二方形介质基板(5)和下超表面结构(4)；上超表面结构(6)位于第二方形介质基板的上表面，下超表面结构(4)位于第二方形介质基板的下表面。4.根据权利要求3所述的基于有耗电磁超表面的低RCS阵列天线，其特征在于，上超表面结构(6)包括两个第一横向枝节(601)、两个第二横向枝节(602)、两个矩形金属环(603)、两个第一纵向枝节(604)、两个第二纵向枝节(605)、两个第三纵向枝节(606)和两个第一电阻(607)；第一电阻(607)沿横向放置；第一横向枝节(601)与第二方形介质基板(5)的边平行，中心位置的内侧连接有第一电阻(607)；第一电阻(607)的另一端依次通过第一纵向枝节(604)和第二纵向枝节(605)连接至矩形金属环(60...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志娴，邵维，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：