[發明專利]用于縮減雷達散射截面的陣列天線

無效

• 申請號: 201110052706.9
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102227040A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發明（設計）人: 張鵬飛;王夫蔚;路寶;龔琦;徐云學;龔書喜;劉英;姜文
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q13/08
• 分類號: H01Q13/08;H01Q1/38;H01Q17/00;H01Q21/00;G01S7/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于天線技術領域，特別是一種利用結構型吸波材料減縮雷達散射截面的陣列天線，用于實現天線隱身。

背景技術

在各種飛行器中，天線作為必不可少的組成部分，其雷達散射截面RCS對飛行器整體的RCS貢獻較大的問題越發突出。由于天線系統工作特點的限制，它必須保證自身電磁波的正常接收和發射，因此常規的隱身措施不可能簡單地在天線隱身中獲得應用。如何降低天線的RCS，使天線系統免遭對方的探測和攻擊而有效地工作，不僅關系到天線本身的生存，而且影響到其載體的電磁隱身性能，進而影響到天線載體的生存。天線的散射通常包括兩部分：一部分是與散射天線負載情況無關的結構項散射場，它是天線接匹配負載時的散射場，其散射機理與普通散射體的散射機理相同；另一部分則是隨天線負載情況而變化的天線模式項散射場，它是由于負載與天線不匹配而反射的功率經天線再輻射而產生的散射場，這是天線作為一個加載散射體而特有的散射。在天線工作頻帶內對同極化的威脅雷達波要實現隱身特性，是一件極其困難的任務。此時雖然模式項散射會因為帶內的良好匹配而降低，但結構項散射會因為天線的諧振而增加。由于天線的結構項散射與天線結構形式和材料有關，因此可以通過改變外形及加涂覆層等措施來降低天線的散射，同時盡量保持其輻射性能不受影響。

要求天線系統只輻射和接收我方雷達波，而不反射和散射對方探測雷達波，是很難解決的一個矛盾。目前國內外的研究，往往是根據實際要求，在一定的時域、空域和頻域范圍內，盡量緩和這種矛盾。因此，天線系統的隱身途徑主要分為以下三個大的方面：

(1)時域隱身。在雷達不工作時設法將天線隱藏起來，而在雷達開機前將天線恢復到正常工作狀態，從而實現分時制的天線系統隱身，但是，在雷達開機時就完全失去了隱身能力。

(2)空域隱身。利用斜射式行波天線陣，將天線傾斜放置，從而使其結構模式項散射的峰值移出水平方向，而其最大輻射方向可通過幅相控制仍然保持在水平方向，并通過良好的匹配來減小陣列的天線模式項散射，實現水平方向較為有效的隱身效果。但是，其在水平方向以外區域不能隱身，并且會導致增益損失。

(3)頻域隱身。通過改變天線外形、采用雷達吸波材料、無源對消技術和有源對消技術實現RCS減縮，其中最常用的和最為有效的是前兩種。由于低RCS隱身外形設計的理論基礎是高頻散射的幾何光學近似，因而在高頻段其很有效，但在低頻段，當天線尺寸與雷達工作波長差不多甚至更小時，改變外形對RCS的影響很小，甚至會增強RCS，而且會在一定程度上惡化天線的輻射性能。對于帶外雷達的隱身，目前的研究很多，例如利用一種稱為頻率選擇表面FSS的結構來制作天線罩，將頻帶內的微波能量輻射透過，而將帶外的功率斜向反射，從而達到天線帶外RCS減縮的目的，但這類方法常常需要根據實際的外形設計復雜的共形天線罩，并給天線與天線罩之間留出一定距離，因而使天線的體積、重量和成本增大，而且減縮性能會受到安裝誤差的影響而不穩定，對同頻帶同極化的威脅雷達波無能為力，使得要在天線工作頻帶內對相同極化的威脅雷達波實現隱身極其困難。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，提供一種用于縮減雷達散射截面的陣列天線，以減縮陣列天線雷達散射截面，在保證陣列天線的體積不變的情況下，實現對垂直入射的帶內和帶外同極化雷達波的隱身。

實現本發明的目的技術思路是：將結構型吸波材料的吸波效果應用于電磁散射領域，實現天線雷達散射截面減縮。其整體陣列天線包括：介質板、n個微帶輻射單元，128≥n≥4、接地板，微帶輻射單元位于介質板的上表面，接地板位于介質板的下表面，其特征在于：相鄰兩個微帶輻射單元之間設有結構型吸波材料，該結構型吸波材料陣列由N×M個方形金屬貼片排列成矩形，N≥3，M≥3；金屬貼片形成電感L，相鄰金屬貼片之間連接電阻，以形成電阻R，相鄰金屬貼片之間設有縫隙，以形成電容C，該電容C、電感L和電阻R組成RLC諧振電路，通過調整該諧振電路的頻率，使其與天線的工作頻率重合，實現對垂直入射表面波的吸收。

所述的金屬貼片采用形狀相同的正方形，其寬度W為0.05-0.5λ，λ是天線的中心工作頻率對應的波長，或者采用圓形或十字交叉形或樹枝形；金屬貼片之間縫隙的寬度G為0.01-0.06λ。

所述的結構型吸波材料的尺寸為微帶輻射單元的1.5-4倍。

所述的電阻的阻值為1-500歐姆。

所述的接地板上焊接有SMA頭的法蘭盤，微帶輻射單元上開有貫穿介質板的過孔，SMA頭的內芯通過過孔焊接在微帶輻射單元上，對陣列天線進行饋電。