极化转换单元、极化转换表面以及电磁隐身缝隙天线制造技术

本申请属于天线技术领域，涉及极化转换单元、极化转换表面以及电磁隐身缝隙天线。极化转换单元包括：从上至下依次相叠的贴片层、介质层以及地板层；所述贴片层包括：一个第一部分以及两个第二部分；第一部分以及第二部分均为矩形结构，两个第二部分的一边分别与第一部分的一边部分重叠，以使贴片层形成中心对称结构；所述贴片层的中心设在所述介质层中心的正上方，且所述贴片层沿着介质层的对角线分布；第一部分的长度大于第二部分的长度，第一部分的宽度是第二部分宽度的两倍，第一部分位于同一对角线上的两个顶点分别设在一个第二部分的长边中点。采用本申请能够在正常辐射电磁波的同时降低散射性能。的同时降低散射性能。的同时降低散射性能。

【技术实现步骤摘要】
极化转换单元、极化转换表面以及电磁隐身缝隙天线


[0001]本申请涉及天线
，特别是涉及极化转换单元、极化转换表面以及电磁隐身缝隙天线。

技术介绍

[0002]雷达探测技术在这些年来取得了快速的发展和革新。不同于以往，现代环境发生着很多的改变，而伴随着这种改变的是电子信息的形式。正因为如此，如何在日新月异的环境中增强我方的隐蔽性，从而增强环境突防能力，是世界各国非常重视的主要技术之一，所以，如何加快推进装备和设备的隐身性能的研究非常重要。
[0003]雷达散射截面(Radar Cross Section，RCS)表征目标隐身性能，对于导弹、战斗机等飞行作战平台来说，隐身性能决定了其在战场的生存能力，如何降低RCS值非常关键。在飞行器平台不可避免的装备各种通信天线，因为其金属性和较大尺寸而带来的电磁能量散射，已成为飞行器总RCS贡献最大的一部分。天线作为辐射或者接收电磁波的装置，其辐射性能和散射性能是相对立的。因此，如何保证天线能够正常辐射电磁波的同时，使其散射性能尽可能的降低是亟待突破的技术。
[0004]当前，有多种现有技术可以降低RCS，例如改变目标的表面结构，加载吸波材料，添加有源或者无源阻抗，加载频率选择表面等形式。
[0005]但是，上述方法无法在正常辐射电磁波的同时降低散射性能。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种极化转换单元、极化转换表面以及电磁隐身缝隙天线，能够在正常辐射电磁波的同时降低散射性能。
[0007]极化转换单元，包括：从上至下依次相叠的贴片层、介质层以及地板层；
[0008]所述贴片层包括：一个第一部分以及两个第二部分；第一部分以及第二部分均为矩形结构，两个第二部分的一边分别与第一部分的一边部分重叠，以使贴片层形成中心对称结构。
[0009]在一个实施例中，所述贴片层的中心设在所述介质层中心的正上方，且所述贴片层沿着介质层的对角线分布。
[0010]在一个实施例中，第一部分的长度大于第二部分的长度，第一部分的宽度是第二部分宽度的两倍，第一部分位于同一对角线上的两个顶点分别设在一个第二部分的长边中点。
[0011]极化转换表面，包括：多个极化转换单元，多个极化转换单元分为数量相等的四组，分别设在四个象限的位置；
[0012]每组极化转换单元呈阵列分布，且四组极化转换单元呈中心对称分布。
[0013]在一个实施例中，每组极化转换单元呈正方形阵列分布。
[0014]在一个实施例中，每个极化转换单元的贴片层均指向极化转换表面的中心。
[0015]电磁隐身缝隙天线，包括：缝隙天线阵以及极化转换表面；
[0016]极化转换表面设在缝隙天线阵的上方。
[0017]在一个实施例中，所述极化转换表面上与缝隙天线阵的每个缝隙对应的位置均设有一个通孔，以将每个缝隙完全露出。
[0018]在一个实施例中，所述缝隙天线阵包括：从上至下依次相叠的辐射层、基板层以及馈电层；
[0019]所述缝隙设在所述辐射层上，所述极化转换表面抵接在所述辐射层的上方。
[0020]在一个实施例中，所述馈电层包括：三个T型功分器；所述T型功分器包括一个输入端以及两个输出端，两个输出端关于输入端轴对称分布；
[0021]第一个T型功分器与第二个T型功分器关于第三个T型功分器轴对称分布；
[0022]第一个T型功分器的输出端向输入端方向延伸，以形成E型结构，以第一个T型功分器以及第二个T型功分器的输入端作为第三个T型功分器的输出端，以形成一分四功分馈电网络。
[0023]上述极化转换单元、极化转换表面以及电磁隐身缝隙天线，首先设计了极化转换单元，极化转换率在0.9以上。进一步地，按照镜像棋盘型结构组阵得到极化转换表面，在7.4
‑
15.6GHz带宽范围内的交叉极化转换率超过0.9，相邻象限的极化转换单元由于方向相差了180
°
，因此反射波之间也相差180
°
，由于对相相消实现了RCS的缩减，从而达到电磁隐身的目的。更进一步地，将极化转换表面加载到缝隙天线阵的表面，并设计一分四等功分馈电网络应用于缝隙天线阵，此时天线的辐射性能并没有变差，并且在7.4
‑
15.6GHz频带内天线RCS至少降低了5dB，天线的散射特性显著降低。本申请仿真与实测的辐射性能均良好，尤其在电磁隐身方面表现极佳。
附图说明
[0024]图1为一个实施例中极化转换单元的结构示意图，其中，(a)为俯视图，(b)为侧视图；
[0025]图2为一个实施例中极化转换单元的结构仿真模型图；
[0026]图3为一个实施例中极化转换单元的交叉极化率和同极化率；
[0027]图4为一个实施例中极化转换单元的极化转换率的示意图；
[0028]图5为一个实施例中极化转换表面的结构示意图；
[0029]图6为一个实施例中极化转换表面与完美导电体的单站RCS对比图；
[0030]图7为一个实施例中本申请极化转换表面与现有技术极化转换表面的3D模式RCS图，其中，(a)为本申请极化转换表面的3D模式RCS图，(b)为现有技术极化转换表面的3D模式RCS图；
[0031]图8为一个实施例中电磁隐身缝隙天线的结构示意图；
[0032]图9为一个实施例中一分二T型功分器的示意图，其中，(a)为结构示意图，(b)为结构模型图，(c)为传输线模型图；
[0033]图10为一个实施例中一分四功分馈电网络结构模型图，其中，(a)为仿真模型图，(b)为结构示意图；
[0034]图11为一个实施例中一分四功分馈电网络端口匹配特性图；
[0035]图12为一个实施例中参考天线的示意图；
[0036]图13为一个实施例中两种天线的反射参数的仿真结果图；
[0037]图14为一个实施例中两种天线的辐射E面方向图；
[0038]图15为一个实施例中两种天线的单站RCS仿真结果图；
[0039]图16为一个实施例中两种天线的实物图，其中，(a)为电磁隐身缝隙天线，(b)为参考天线；
[0040]图17为一个实施例中两种天线在9.5GHz处的方向图；
[0041]图18为一个实施例中两种天线的单站RCS测试图，其中，(a)为电磁隐身缝隙天线，(b)为参考天线；
[0042]图19为一个实施例中两种天线的单站RCS结果对比图。
具体实施方式
[0043]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。
[0044]需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.极化转换单元，其特征在于，包括：从上至下依次相叠的贴片层、介质层以及地板层；所述贴片层包括：一个第一部分以及两个第二部分；第一部分以及第二部分均为矩形结构，两个第二部分的一边分别与第一部分的一边部分重叠，以使贴片层形成中心对称结构。2.根据权利要求1所述的极化转换单元，其特征在于，所述贴片层的中心设在所述介质层中心的正上方，且所述贴片层沿着介质层的对角线分布。3.根据权利要求2所述的极化转换单元，其特征在于，第一部分的长度大于第二部分的长度，第一部分的宽度是第二部分宽度的两倍，第一部分位于同一对角线上的两个顶点分别设在一个第二部分的长边中点。4.极化转换表面，其特征在于，包括：多个权利要求1至3任一项所述的极化转换单元，多个极化转换单元分为数量相等的四组，分别设在四个象限的位置；每组极化转换单元呈阵列分布，且四组极化转换单元呈中心对称分布。5.根据权利要求4所述的极化转换表面，其特征在于，每组极化转换单元呈正方形阵列分布。6.根据权利要求5所述的极化转换表面，其特征在于，每个极化转...

【专利技术属性】
技术研发人员：李高升，段晨贺，褚宏波，陈晓添，邓卓林，田中玉，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：