[發明專利]基于微帶線枝節加載的微帶天線單元及其構成低RCS微帶陣列天線的方法

在審

• 申請號: 202011012052.2
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112164873A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 楊歡歡;曹祥玉;李桐;李思佳;吉地遼日;田江浩;楊浩楠
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q3/30;H01Q21/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

提出一種基于微帶線枝節加載的微帶天線單元，為矩形薄片結構，自上而下包括金屬輻射貼片1、介質基板2、金屬地板3，自上而下貫穿單元的饋電探針孔4；該單元在傳統微帶天線的平行的兩條邊中心加載微帶線枝節，將該單元周期排列構成微帶陣列天線，對陣列中的所有單元選用兩種微帶線枝節長度，且兩種微帶線枝節長度對應的單元數量接近或相等，經過優化，即可得到低RCS微帶陣列天線。還提供一種利用天線單元構成低RCS微帶陣列天線的方法，根據該方法設計的微帶陣列天線RCS較低，且結構簡單、緊湊，易于實現、成本低。

技術領域

本發明涉及微帶天線設計技術，具體涉及利用新型微帶天線單元結構實現低RCS微帶陣列天線。

背景技術

微帶天線具有結構超薄、超輕、成本低、易于集成的優點，在飛行器等很多平臺上應用非常廣泛。將微帶單元天線組成陣列，可以獲得高增益性能。因此，在遠距離通信系統中，微帶陣列天線一直非常受歡迎。而隨著電子對抗技術的發展，傳統的微帶陣列天線在使用中也暴露出一些不足，其中比較突出的一項就是隱身性能較差。

目前，許多學者研究過如何減小表征微帶陣列天線隱身性能的雷達散射截面積(Radar Cross Section，RCS)，如通過額外加載超表面將雷達照射能量吸收或散射到其他方向等。盡管這些方法可以有效降低RCS，但也存在諸如天線結構復雜、體積增大、設計過程繁瑣等問題。

發明內容

為解決傳統微帶陣列天線雷達散射截面積RCS較高的問題，本發明提出一種基于微帶線枝節加載的新型微帶天線單元，并用其組成陣列，得到一種低RCS微帶陣列天線，可以作為具有隱身性能的天線應用于各類隱身平臺。

本發明基于微帶線枝節加載的微帶天線單元，以下簡稱為“單元”，其特征在于，是矩形薄片結構，所述單元自上而下包括金屬輻射貼片1、介質基板2、金屬地板3，自上而下貫穿單元的饋電探針孔4；

以單元上表面的中心為坐標原點，建立直角坐標系xyz，x軸為水平軸，y軸為縱軸，x軸、y軸分別為單元的水平對稱軸和豎直對稱軸，因此x軸和y軸分別與單元相交的兩條邊平行；

介質基板2為矩形薄片，其長度、寬度分別為單元的長度、寬度；

金屬輻射貼片1貼合在介質基板2的上表面，由矩形金屬片10、左微帶線枝節11和右微帶線枝節12組成，左微帶線枝節11和右微帶線枝節12均為微帶線枝節；矩形金屬片10位于介質基板2上表面的中部，其中心與介質基板2的中心重合，其水平和豎直對稱軸分別與x軸、y軸重合；左微帶線枝節11位于矩形金屬片10左側，其水平對稱軸與x軸重合；右微帶線枝節12位于矩形金屬片10右側，其水平對稱軸亦與x軸重合；右微帶線枝節12與左微帶線枝節11的大小和形狀相同，且關于y軸對稱；金屬輻射貼片1在前、后、左、右四個方向上的邊沿，都與介質基板2的相應邊沿保持一定距離；

金屬地板3為薄金屬板，其完全覆蓋介質基板2的下表面并與其緊密貼合；

饋電探針孔4與單元上表面相垂直地穿過單元，饋電探針孔4的中心位于y軸負半軸，且距離原點O存在一定距離，并繼續自上而下穿透單元；饋電探針孔4僅與矩形金屬片10電連接；與金屬地板3不接觸，保持絕緣。

在本發明的一個實施例中，介質基板2和金屬地板3沿x軸方向的邊長ax在40.0-75.0mm范圍內；介質基板2和金屬地板3沿y軸方向的邊長ay在40.0-75.0mm范圍內；矩形金屬片10沿x軸方向的邊長w在20.0-30.0mm范圍內；矩形金屬片10沿y軸方向的邊長l在25.0-35.0mm范圍內。

在本發明的一個具體實施例中，介質基板2和金屬地板3沿x軸方向的邊長ax為50.0mm；介質基板2和金屬地板3沿y軸方向的邊長ay為50.0mm；矩形金屬片10沿x軸方向的邊長w為24.0mm；矩形金屬片10沿y軸方向的邊長l為29.0mm。