[發明專利]低雷達截面的微帶陣列天線

有效

• 申請號: 201410081431.5
• 申請日: 2014-03-06
• 公開（公告）號: CN103840258A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 劉英;賈永濤;郝玉文;龔書喜;劉虎;王輝
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/48
• 分類號: H01Q1/48;H01Q9/06;H01Q21/00
• 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，特別是一種陣列天線，可以保證天線在保持良好的輻射性能前提下，具有良好的散射特性。對于輻射特性和散射特性均有要求的天線，該技術很有實用價值。

背景技術

在現今的通信領域中，信號發射和接收系統是整個通信平臺中最重要的組成部分，天線是該系統中核心的部分，而輻射特性和散射特性是衡量天線性能優良的主要指標。提高散射特性的關鍵在于如何減縮雷達截面，而雷達截面是散射特性中最基本的參數，它是指目標在平面波照射下在給定方向上返回功率的一種量度。

天線是一類特殊的散射體，它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模式項散射場，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相同；另一部分則是隨天線的負載情況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場。

在國內外，并沒有完全理想的技術手段，可以同時兼顧天線的輻射和散射特性，這是由于天線系統自身工作特點，它必須保證自身無線電波的正常接收和發射，因此常規的減縮措施不可以簡單地應用在天線上。所以，如何在保證天線輻射特性不受影響的前提下，設計具有低雷達截面的天線，有重要意義。

微帶陣列天線是在帶有導體接地板的介質基片上貼加導體薄片而形成的天線，與常規天線相比，微帶天線重量輕、體積小、剖面薄、易于加工。圖1給出了一種現有的四單元微帶天線，介質材料板正面印制有4個等間距分布的邊長為13.72mm的正方形輻射單元，如圖1（a）所示；反面印制有長為120mm，寬為30mm的矩形金屬地板，如圖1（b）所示；同軸接頭通過輻射單元和金屬地板上的開孔進行饋電，這種天線具有良好的輻射特性，但是由于為了保證天線的輻射特性，金屬地板必須大于輻射單元的尺寸，所以造成該天線的雷達截面很高，不具備良好的散射特性。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有微帶陣列天線的缺點，提出一種低雷達截面的微帶陣列天線，以減小陣列天線的雷達截面，提高輻射特性。

為實現上述的目的，本發明包括介質材料板1、輻射單元2、金屬地板3和同軸接頭4；輻射單元2和矩形金屬地板3分別印制在介質材料板1的兩面，其特征在于：天線金屬地板3上開有n個互補開口諧振環31，n≧4；每個互補開口諧振環31由一條蛇形彎折的槽線段首尾相對構成，這些互補開口諧振環31分布在輻射單元2正下方的金屬地板四周，距離輻射單元2的投影距離L2為0.6-1mm，使矩形金屬地板3形成除中心區域和四個頂角區域為完整矩形外，其余區域均分布有互補開口諧振環31的諧振環金屬地板。

上述低雷達截面微帶陣列天線，其特征在于輻射單元2由m個正方形貼片陣列組成，m≧1，每個正方形貼片的邊長L為13.72mm。

上述低雷達截面微帶陣列天線，其特征在于每個互補開口諧振環（31）的由一條蛇形彎折的槽線段形成鏡像對稱結構，外圍輪廓是正方形，且留有開口，該開口寬度為L1=0.7mm。

上述低雷達截面微帶陣列天線，其特征在于每個互補開口諧振環31之間的間距L3為0.5-0.9mm。

上述低雷達截面微帶陣列天線，其特征在于每個互補開口諧振環31的外圍輪廓正方形的邊長L4=7mm。

上述低雷達截面微帶陣列天線，其特征在于每個互補開口諧振環31的槽線段寬度L5=0.3mm。

上述低雷達截面微帶陣列天線，其特征在于互補開口諧振環31的諧振頻率與陣列天線的工作頻率相同。

上述低雷達截面微帶陣列天線，其特征在于同軸接頭的外芯41與金屬地板3連接，內芯42穿過介質材料板1與輻射單元2連接，形成底部饋電結構。

本發明具有如下優點：

1）本發明由于在陣列天線金屬地板上開有若干互補開口諧振環結構，不僅減小了金屬地板的面積，同時可以在其諧振頻點附近形成一個入射波的帶通頻段，在天線工作頻帶內降低了天線的雷達截面。

2）本發明通過對互補開口諧振環位置的優化，克服了由于引入該結構而導致的天線增益下降的缺點，使天線增益恢復到了原有天線的水平。

理論計算結果表明，本發明天線可實現4.95GHz-5.05GHz的阻抗帶寬，在工作頻帶內降低了微帶陣列天線雷達截面，克服了現有微帶陣列天線雷達截面較大而導致散射特性差的缺陷。

附圖說明

圖1是現有的4單元微帶陣列天線整體結構圖；

圖2是本發明陣列天線的正面結構圖；