一种可重构超表面单元以及低RCS微带天线制造技术

本申请属于超表面技术领域，涉及一种可重构超表面单元以及低RCS微带天线。可重构超表面单元为平面结构，包括：第一贴片以及第二贴片；第一贴片为矩形条状结构，第二贴片为矩形环状结构，第一贴片的两端分别设在第二贴片上其中两条边的中点；第二贴片上另外两条边的中点上均设有可变电阻；还包括：四个矩形条状结构的第三贴片；其中两个第三贴片的一个对应端分别与一个可变电阻的两端相连，另一个对应端向第一贴片的方向垂直延伸并与第一贴片具有间隙；另外两个第三贴片的一个对应端分别与另一个可变电阻的两端相连，另一个对应端向第一贴片的方向垂直延伸并与第一贴片具有间隙。本申请能够实现RCS缩减动态可调。申请能够实现RCS缩减动态可调。申请能够实现RCS缩减动态可调。

【技术实现步骤摘要】
一种可重构超表面单元以及低RCS微带天线


[0001]本申请涉及超表面
，特别是涉及一种可重构超表面单元以及低RCS微带天线。

技术介绍

[0002]随着信息化程度的提高，现代战争更加趋于谋求战场单方透明，为了减小被敌方雷达发现的概率，隐身技术越来越受到世界各国的关注。雷达散射截面(RCS)用于表征雷达目标的散射特征，在隐身技术中必须要考虑如何降低这一物理量。天线作为传递信息的重要工具，在电子对抗中要尽可能地提升生存能力，所以天线对入射电磁波的散射能力要尽量减小，低的RCS就显得尤为重要。但是由于天线具有收发电磁波的功能，其散射特性比较特殊，在减缩RCS的同时要保证自身工作性能稳定。因此，低RCS天线在设计之初所面临的主要问题就是不能对天线的辐射特性产生负面影响，例如工作频点的变化、工作带宽的缩减以及天线的增益降低等。
[0003]传统矩形微带贴片天线，其RCS辐射较强，难以满足隐身技术的需求。而电磁超材料通过对电磁波的灵活调控，可以实现频率选择、吸波、极化转换等功能，将其与天线结合，能够降低天线的RCS从而达到良好的隐身效果。吸波超材料主要在吸收和消耗电磁波能量的基础上对RCS实现减缩的，通过各种对电磁波能够产生良好谐振的结构，减小了电磁能量的反射，使得电磁波能量被超材料吸波体吸收并转化为其他形式的能量。
[0004]然而，基于电磁超材料的RCS减缩天线的设计仍然存在一些问题。例如，将超材料涂覆层添加到天线的介质板上有可能会增大天线的剖面高度；超材料工作带宽的限制会影响到天线RCS减缩的效果；受到超材料的极化敏感性的影响也会使得天线RCS减缩效果不稳定；RCS减缩不可调节。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可重构超表面单元以及低RCS微带天线，能够实现RCS缩减动态可调。
[0006]一种可重构超表面单元，为平面结构，包括：
[0007]第一贴片以及第二贴片；
[0008]所述第一贴片为矩形条状结构，所述第二贴片为矩形环状结构，所述第一贴片的两端分别设在所述第二贴片上其中两条边的中点；
[0009]所述第二贴片上另外两条边的中点上均设有可变电阻。
[0010]在一个实施例中，还包括：四个矩形条状结构的第三贴片；
[0011]其中两个第三贴片的一个对应端分别与一个可变电阻的两端相连，另一个对应端向所述第一贴片的方向垂直延伸并与所述第一贴片具有间隙；
[0012]另外两个第三贴片的一个对应端分别与另一个可变电阻的两端相连，另一个对应端向所述第一贴片的方向垂直延伸并与所述第一贴片具有间隙。
[0013]在一个实施例中，还包括：两个均呈矩形条状结构的寄生枝节；
[0014]两个所述寄生枝节的长度方向均与所述第一贴片的长度方向平行，且对称间隔设在所述第二贴片的两侧。
[0015]在一个实施例中，所述第一贴片的两端分别超出所述第二贴片上对应边的边缘。
[0016]一种低RCS微带天线，包括：多个可重构超表面单元、辐射贴片、介质层以及地板层；
[0017]所述可重构超表面单元以及所述辐射贴片均设在所述介质层的上表面，所述地板层设在所述介质层的下表面。
[0018]在一个实施例中，所述辐射贴片、所述介质层以及所述地板层均为矩形结构；
[0019]所述辐射贴片与所述介质层的中心重合，且所述辐射贴片的边与所述介质层的边一一对应平行。
[0020]在一个实施例中，多个可重构超表面单元阵列形成矩形环状的第一单元阵与第二单元阵，所述第一单元阵和所述第二单元阵间隔套设在所述辐射贴片的周围；
[0021]所有可重构超表面单元关于所述辐射贴片的中心呈中心对称，且所有可重构超表面单元关于所述辐射贴片的对称轴呈轴对称。
[0022]在一个实施例中，每个第一贴片的长度方向均与所述辐射贴片的长度方向平行。
[0023]在一个实施例中，所述第一单元阵中可重构超表面单元的数量与所述第二单元阵中可重构超表面单元的数量相等。
[0024]在一个实施例中，所述第一单元阵中可重构超表面单元的位置与所述第二单元阵中可重构超表面单元的位置一一对应。
[0025]上述可重构超表面单元以及低RCS微带天线，设计了第一贴片、第二贴片以及可变电阻，采用了可重构技术，通过电调控的方式对天线和超表面实现可重构，动态地调节其工作时的状态和功能，能够实现天线的RCS减缩可重构，且减缩效果稳定，更加灵活地满足需求；利用可重构超表面吸收电磁波的动态可调来实现天线RCS减缩的可调，通过改变加载在超表面谐振结构上的电阻的阻值，使天线RCS减缩的频率发生变化，从而达到天线RCS减缩频率可重构的调节，并实现拓宽RCS减缩带宽的效果。而且，采用了有源可调控工作频段，可以用同一超材料吸收结构对不同频段的微带天线实现RCS减缩，RCS缩减动态可调，且不影响微带天线的正常工作和原有辐射特性。
附图说明
[0026]图1为一个实施例中可重构超表面单元的示意图；
[0027]图2为一个实施例中可重构超表面单元的尺寸图；
[0028]图3为一个实施例中低RCS微带天线的立体示意图；
[0029]图4为一个实施例中低RCS微带天线的俯视图；
[0030]图5为一个实施例中参考天线的俯视图
[0031]图6为一个实施例中低RCS微带天线与参考天线的S参数仿真结果对比图
[0032]图7为一个实施例中低RCS微带天线与参考天线的E面方向图仿真结果对比图
[0033]图8为一个实施例中低RCS微带天线与参考天线的H面方向图仿真结果对比图
[0034]图9为一个实施例中低RCS微带天线在不同阻值下的单站RCS仿真结果与参考天线
的单站RCS仿真结果对比图。
[0036]辐射贴片1，可重构超表面单元2，第一贴片21，第二贴片22，第三贴片23，可变电阻24，寄生枝节25，介质层3，地板层4，馈电点5。
具体实施方式
[0037]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0038]需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0039]另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多组”的含义是至少两组，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可重构超表面单元，其特征在于，可重构超表面单元为平面结构，包括：第一贴片以及第二贴片；所述第一贴片为矩形条状结构，所述第二贴片为矩形环状结构，所述第一贴片的两端分别设在所述第二贴片上其中两条边的中点；所述第二贴片上另外两条边的中点上均设有可变电阻。2.根据权利要求1所述的可重构超表面单元，其特征在于，还包括：四个矩形条状结构的第三贴片；其中两个第三贴片的一个对应端分别与一个可变电阻的两端相连，另一个对应端向所述第一贴片的方向垂直延伸并与所述第一贴片具有间隙；另外两个第三贴片的一个对应端分别与另一个可变电阻的两端相连，另一个对应端向所述第一贴片的方向垂直延伸并与所述第一贴片具有间隙。3.根据权利要求1或2所述的可重构超表面单元，其特征在于，还包括：两个均呈矩形条状结构的寄生枝节；两个所述寄生枝节的长度方向均与所述第一贴片的长度方向平行，且对称间隔设在所述第二贴片的两侧。4.根据权利要求1或2所述的可重构超表面单元，其特征在于，所述第一贴片的两端分别超出所述第二贴片上对应边的边缘。5.一种低RCS微带天线，其特征在于，包括：多个权利要求1至4任一项所述的可重构超表面单元、辐射贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗衡，郑金飞，汪震，李杨，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：