[發明專利]一種單饋源三波束低RCS的超表面夾角反射面天線

有效

• 申請號: 201810476109.0
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108682968B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 楊銳;郭海瓊;劉瑾
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q19/10
• 分類號: H01Q19/10;H01Q15/00;H01Q1/36
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;王品華

本發明提出了一種單饋源三波束低RCS的超表面夾角反射面天線，通過加載超表面實現波束指向獨立可調的多波束特性，同時有效減弱天線散射強度，包括由第一介質板、第二介質板及第三介質板拼接而成的三面夾角結構，三塊介質板的外側面分別印制有三塊金屬板，三塊介質板的內側面各印制有周期性排布的對稱金屬環結構，對稱金屬環結構用于實現三波束特性并降低天線的RCS，三面夾角結構口徑面的外側設置有球面波饋源，并通過與三面夾角結構口徑面上的三個頂點連接的支撐桿固定，各金屬環的尺寸參數由其所在位置的坐標值、球面波饋源的坐標值以及入射電磁波的入射角度確定。本發明具有波束指向獨立可調及低RCS特性，可用于無線通信領域。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，涉及一種多波束反射面天線，具體涉及一種單饋源三波束低RCS的超表面夾角反射面天線，可用于無線通信領域。

技術背景

多波束天線技術能夠以高增益覆蓋廣泛的傳輸區域，在衛星通信、雷達偵察、電子對抗等領域的需求不斷擴大，成為了下一代衛星天線、多目標跟蹤雷達和全域電子對抗系統的重要發展方向。多波束天線依據波束形成原理的不同一般分為三類，即平面相控陣天線、反射面天線和透鏡天線；依據饋源和反射面形式的不同可分為單饋源多波束天線、多饋源多波束天線。其中平面相控陣天線是典型的多饋源多波束天線，透鏡天線一般采用單饋源多波束機制。相比于造價高昂的相控陣天線與介質損耗嚴重的透鏡天線，反射面天線因為具備結構簡單、成本低廉等優勢，在多波束天線領域的應用最為廣泛。同時反射面天線在多波束形成機制上更為靈活，常見的天線形式有單饋源單口徑面多波束天線、單饋源多口徑面多波束天線、多饋源單口徑面多波束天線、多饋源多口徑面多波束天線。其中，單饋源單口徑面多波束天線由于具備最為簡單的結構形式，具有較高的研究和應用價值。

夾角反射面由于其特殊的三維平面結構，在構建單饋源單口徑面多波束天線方面具有天然的優勢。然而由于夾角反射面不存在特定的輻射焦點，從饋源天線發出的輻射波束不能實現良好的校準，增益的提升極為有限。另一方面，反射面的夾角設計還會引起強烈的后向散射。2016年，授權公告號為CN 104103910B，名稱為“一種單口徑多波束天線的優化設計方法”的專利申請，公開了一種單口徑面多波束反射面天線，通過對反射面的賦形設計，有效提升了天線的增益，然而其多波束性能是通過饋源陣列的形式實現的，屬于多饋源單口徑面多波束天線類型，天線結構較為復雜，且不能夠有效減弱自身的散射特性。

利用夾角反射面構建單饋源單口徑面多波束天線時，必須在不破壞反射面基本形式的前提下，對天線反射面進行性能改進，同時應在不影響天線輻射性能的情況下，設法降低夾角反射面固有的強散射特性。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術存在的不足，提出一種單饋源三波束低RCS的超表面夾角反射面天線，通過在三個反射面板上印制超表面單元，從各反射面反射的電磁波波束指向能夠獨立確定，實現了任意波束指向的三波束定向輻射，同時降低天線的RCS。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種單饋源三波束低RCS的超表面夾角反射面天線，包括由第一介質板1、第二介質板2和第三介質板3拼接而成的三面夾角結構，所述第一介質板1的外側面印制有第一金屬底板4，所述第二介質板2的外側面印制有第二金屬底板5，所述第三介質板3的外側面印制有第三金屬底板6，所述三面夾角結構口徑面的外側設置有球面波饋源7，并通過與三面夾角結構口徑面上的三個頂點連接的支撐桿8固定；所述三塊介質板的內側面上各印制有由多個周期性排布的對稱金屬環結構9組成的面陣結構，用于實現三波束特性并降低天線的RCS，所述對稱金屬環結構9的尺寸，是通過其所在位置的坐標值、球面波饋源7所在位置的坐標值，以及入射電磁波的入射角度確定的。

上述一種單饋源三波束低RCS的超表面夾角反射面天線，所述三面夾角結構，其中的第一介質板1、第二介質板2和第三介質板3的結構相同，板面形狀均為等腰直角三角形，且兩兩垂直。