[發明專利]基于編碼超表面的寬帶低散射微帶陣列天線

有效

• 申請號: 202010848147.1
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN111900547B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 姜文;席延;張姣龍;張浩宇;孫紅兵;李小秋;周志鵬
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;中國電子科技集團公司第十四研究所
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q9/04;H01Q13/10;H01Q21/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;王品華

本發明提出了一種基于編碼超表面的寬帶低散射微帶陣列天線，包括自上而下排布且互不接觸的正方形上層介質板、中層介質板和下層介質板，上層介質板上表面的中心位置印制有周期性排布的M×M個矩形微帶輻射貼片，中層介質板上表面印制有編碼超表面，下層介質板上表面印制有單輸入M²輸出的微帶饋電網絡，下表面印制有金屬輻射地板，該微帶饋電網絡通過貫穿中層介質板和上層介質板的金屬探針與矩形微帶輻射貼片連接。本發明通過將編碼超表面與微帶陣列天線高度集成，在保證輻射特性的同時實現了顯著的RCS減縮，解決了現有技術中天線RCS減縮帶寬窄以及難以兼顧天線輻射和散射性能的技術難題。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，涉及一種微帶陣列天線，具體涉及一種基于編碼超表面的寬帶低散射微帶陣列天線。

背景技術

在如今的通信領域中，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之一，天線是該系統中核心的部分，而輻射特性是衡量天線優劣的主要指標。提高散射特性的關鍵在于如何縮減雷達截面，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。

天線作為一種特殊的散射體，由于天線系統本身的工作特點，其關鍵點在于保證其具有正常輻射和接收電磁波的功能前提下，實現其較低的雷達截面特性。因此，在確保天線的輻射性能的同時減小天線RCS已成為迫在眉睫的問題。

微帶天線是在帶有金屬接地板的介質基板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。陣列天線是由不少于兩個天線單元排列并通過適當激勵，獲得預定輻射特性的天線。根據天線饋電電流、間距、電長度等不同參數構成陣列，以獲得所需要的輻射特性，在波束控制、頻率掃描、相位控制等方向有廣泛應用。

超表面是一種新型的二維人工電磁材料，通過精心設計其單元結構可以使超表面達到調控電磁波的相位、振幅等電磁特性的效果，進而實現許多自然界不存在的電磁行為，由于其控制電磁散射波方面的靈活性，超表面被廣泛用于降低天線的RCS。

編碼超表面將單元的相位響應與數字位“0”和“1”建立起對應關系，利用反射相位調制的方法使入射電磁波發生漫反射現象從而實現RCS減縮的效果。2018年5月，ChenZhang等人在IEEE Antenna and Wireless Propagation Letters期刊上發表了一篇名為《Low Scattering Microstrip Antenna Array Using Coding Artificial MagneticConductor Ground》的論文，該論文公開了一種使用編碼AMC地板的低散射微帶陣列天線。文中將所得到具有最佳布局的編碼AMC地板取代天線陣列的常規金屬地板，實現了陣列天線的RCS減縮，仿真結果表明：加載具有最佳布局的編碼AMC地板的天線與參考天線相比，天線的輻射性能未受影響，同時該陣列天線在6-13.4GHz頻帶(相對帶寬為76％)內RCS減縮量僅約為5dB，未能同時實現良好的輻射性能和散射性能。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中的不足，提出一種基于編碼超表面的寬帶低散射微帶陣列天線，用以解決現有技術中存在的天線RCS減縮帶寬窄以及難以兼顧天線輻射和散射性能的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：