[發明專利]一種基于具有極化轉換功能的相位梯度超表面的低RCS天線

在審

• 申請號: 201910970842.2
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110611165A
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 王奇;孔祥鯤;袁警
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q15/00;H01Q15/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于具有極化轉換功能的相位梯度超表面的低雷達散射截面積(RCS)天線，它由雙功能超表面和天線結構組成。整體結構有五層，第一層和第三層的金屬結構層，第二層和第四層的介質層，第五層的金屬背板。雙功能超表面由8個單元結構進行二維相位梯度排列而成，可在寬頻帶內同時實現對電磁波的異常反射和極化轉換。天線結構的輻射貼片設計在整體結構的第三層，與超表面共用第四層的介質層和第五層的金屬背板。輻射貼片周圍加載金屬方環，避免超表面單元的干擾。本發明所設計的低RCS天線具有良好的寬頻帶內RCS縮減性能，對于單站單極化的雷達有著良好的隱身效果，同時天線還可以保持良好的輻射性能。本發明對隱身天線領域有著重要的應用意義。

技術領域

本發明屬于電磁場與微波技術，隱身天線領域，尤其涉及反射型相位梯度超表面，極化轉換超表面以及貼片天線。

背景技術

極化與波前是電磁波的重要屬性之一。能夠實現對電磁波極化狀態與波前的控制在微波領域，隱身領域以及通信領域都具有非常重要的意義。傳統的調控電磁波極化和波前的方法是通過相位路徑積累的方法實現的，基于這種思路制作出的器件往往體積都很大又笨重。超材料的問世則給調控電磁波提供了另一種途徑。

超材料是由亞波長結構單元周期性排列而成，它具有自然界材料所不具備的電磁特性。人們可以調控超材料的單元結構來達到調控電磁波的目的。超表面則是二維的超材料，調控超表面內單元的排布方式以及單元結構的參數，進而可以調控電磁波的極化，幅值，相位。例如相位梯度超表面，廣義斯涅耳定律的提出為相位梯度超表面調控電磁波的傳播方向奠定了理論基礎，機理則是在界面不同位置引入了離散的不同的相位突變，對這些相位突變進行人為設計排布，從而控制反射或是透射波的傳播方向。又例如極化轉換超表面，利用超表面的各向異性，調控單元結構的參數，改變x和y方向的電磁參數，從而實現對入射電磁波的極化轉換。相比于傳統的調控電磁波的方式，這種通過設計超表面單元結構，調整單元結構尺寸以及調整單元組陣排布方式來實現對電磁波狀態的自由調控，可以極大地減少器件的厚度和體積，極大地簡化設計，降低制作難度。此外，基于超表面的器件還具有低損耗的優勢。因此，超表面在現代隱身，天線，通信，電子對抗等領域有著重要的應用價值和應用前景。

現在大多數超表面的設計僅僅具有單一功能，無法同時做到對電磁波極化和波前的雙重調控。現有的兼具雙功能的超表面的工作帶寬相對較窄，構成相位梯度超表面的基本單元數較少，可能會導致柵瓣的出現。另一方面，極化超表面隱身，相位梯度超表面隱身技術已被許多研究者提出并應用，但兼具這兩項功能的超表面與天線的聯立設計還尚不多見。因此，面向隱身天線的設計需求，結合極化轉換超表面和相位梯度排布降低天線的單站RCS是目前實現寬帶隱身天線的新途徑之一。

發明內容

本發明的目的是提供了一款基于具有極化轉換功能的相位梯度超表面的低RCS天線，可應用于隱身天線領域中。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：