[發明專利]基于數字電磁超表面的低RCS寬帶印刷縫隙天線

有效

• 申請號: 202011012054.1
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112164874B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 楊歡歡;曹祥玉;李桐;楊賓鋒;代傳金;叢麗麗;郭澤旭
• 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;H01Q5/307
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

提出一種基于數字電磁超表面的低RCS寬帶印刷縫隙天線，為矩形薄片結構，自上而下包括超表面金屬貼片(01)、超表面介質基板(02)、開縫金屬地板(03)、介質基板(04)、饋電金屬傳輸線(05)。通過超表面的數字排列減小天線的RCS，利用超表面和天線的耦合拓展天線工作帶寬，由此同時實現了天線的寬帶工作和低RCS。本發明的優點為：提出的印刷縫隙天線將超表面和天線結構一體化成形，同時提升了輻射和散射性能，且結構緊湊、簡單。

技術領域

本發明涉及天線設計技術，具體涉及利用數字電磁超表面實現印刷縫隙天線寬帶輻射和低RCS性能，更具體地涉及一種基于數字電磁超表面的低RCS寬帶印刷縫隙天線。

背景技術

數字電磁超表面是近幾年超構表面研究的一個新前沿，它利用不同數字代表不同的超表面單元結構，在一個表面上按照數字的方式對電磁超表面進行排列，通過整個表面上數字的不同排列可以實現對電磁波的空間重構。數字電磁超表面可以實現低RCS、波束掃描等一系列功能，它為設計高性能天線提供了新的技術途徑。

縫隙天線是通過在金屬結構表面開縫形成的天線。印刷縫隙天線因其低剖面、低成本、輕重量、易于集成和共形等優點，受到廣泛關注與應用。傳統的印刷縫隙天線其輻射縫隙長度近似為工作頻率對應波長的一半，因此，當縫隙尺寸選定后，其工作頻率也就隨之確定，這也導致其工作頻帶較窄。另一方面，印刷縫隙天線表面較大的金屬面往往對雷達來波形成強散射，所以縫隙天線的雷達散射截面積(Radar Cross Section，RCS)很高。目前，還沒有公開技術報道，同時實現印刷縫隙天線的寬帶輻射和低RCS。

發明內容

為同時解決傳統印刷縫隙天線工作頻帶窄和RCS高的問題，本發明提出一種基于數字電磁超表面的低RCS寬帶印刷縫隙天線，可以作為具有隱身性能的天線應用于各類隱身平臺。

本發明提供一種基于數字電磁超表面的低RCS寬帶印刷縫隙天線，以下簡稱為“天線”，其為矩形薄片結構，其特征在于，天線自上而下包括超表面金屬貼片01、超表面介質基板02、開縫金屬地板03、介質基板04、饋電金屬傳輸線05；

以天線的介質基板04下表面的中心為坐標原點，建立直角坐標系xyz，x軸為天線的水平對稱軸，因此x軸和y軸分別與天線相交的兩條邊平行；

超表面介質基板02為矩形薄片，其長度、寬度分別為天線的長度、寬度；

超表面金屬貼片01貼合在超表面介質基板02的上表面，由兩種方形金屬貼片單元周期緊密排列構成，這兩種方形金屬貼片單元分別記為“0單元”、“1單元”；將超表面介質基板02的上表面劃分為N×M個矩形區域，其中N為行數，M為列數，N、M均為大于1的自然數且至少一個為偶數，每個矩形區域中只放置一個金屬貼片單元，“0單元”或“1單元”；0單元和1單元的方形金屬貼片都位于各自單元的中部，其中心與各自單元的中心重合，其水平和豎直對稱軸分別平行于x軸、y軸，0單元和1單元沿x和y方向的邊長相同、但其中的方形金屬貼片的邊長不同；0單元和1單元的個數及其在超表面介質基板02的上表面的排列方式，以在超表面介質基板02的上表面上，無論0單元還是1單元，均保證沿X軸、Y軸都必須是對稱排列的為準；

開縫金屬地板03為薄金屬板，除矩形縫隙31外，其完全覆蓋超表面介質基板02的下表面并與其緊密貼合，因此，開縫金屬地板03的長度、寬度與超表面介質基板02相同；矩形縫隙31位于金屬地板03的中部，其中心與金屬地板03的中心重合，其水平和和豎直對稱軸分別與x軸、y軸重合；

介質基板04為矩形薄片，其位于開縫金屬地板03的下方，完全覆蓋開縫金屬地板03并與其緊密貼合，因此，介質基板04的長度、寬度與超表面介質基板02相同；