[發(fā)明專利]基于新型順序旋轉(zhuǎn)饋電網(wǎng)絡(luò)的高增益和低RCS的寬帶圓極化超表面天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110663270.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN113394558B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許鋒;趙曉飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q21/06;H01Q21/00;H01Q1/50;H01Q15/00;H01Q3/30;H01Q3/34
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

基于新型順序旋轉(zhuǎn)饋電網(wǎng)絡(luò)的高增益和低RCS的寬帶圓極化超表面天線，包含三層介質(zhì)基板和五層金屬層以及三個(gè)電阻。從上到下描述為：第一金屬層，第一介質(zhì)基板，第二金屬層，第二介質(zhì)基板，第三金屬層，第四金屬層，第三介質(zhì)基板，第五金屬層。前三層金屬層都是10*10的金屬貼片構(gòu)成的超表面陣列；第四金屬與第三金屬通過距離構(gòu)成諧振腔；第四金屬層上有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的四個(gè)縫隙；第五金屬層是由微帶線構(gòu)成的混合饋電網(wǎng)絡(luò)，包含三個(gè)等分功分器和三個(gè)電阻，將一個(gè)端口分為相位差為0度、90度、180度和270度且具有寬帶特性的四個(gè)端口；四個(gè)端口為四個(gè)縫隙供能，使超表面陣列輻射圓極化波。本發(fā)明在低RCS的前提下提高了圓極化波輻射的帶寬和增益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波天線領(lǐng)域，具體涉及一種基于新型順序旋轉(zhuǎn)饋電網(wǎng)絡(luò)的高增益和低RCS的寬帶圓極化超表面天線。

背景技術(shù)

天線的最大應(yīng)用領(lǐng)域之一就是雷達(dá)。在早期，雷達(dá)為了不被發(fā)現(xiàn)，通常專門設(shè)計(jì)雷達(dá)罩來降低被探測(cè)的強(qiáng)度，即降低雷達(dá)散射截面(RCS)?，F(xiàn)在，越來越多的陣列能在輻射的同時(shí)夠?qū)崿F(xiàn)低RCS，這是很有必要的研究

無線通信中的信號(hào)衰落可以用多徑效應(yīng)解釋，線極化天線在抗干擾方面非常差，并且對(duì)接受天線的極化要求較高，而圓極化波能夠有很強(qiáng)的抗多徑效應(yīng)能力，并且，即使是線極化的接受天線也能達(dá)到50％的接收效率。所以圓極化天線在對(duì)空的通信中非常有研究?jī)r(jià)值。

寬帶天線的研究更加重要，電磁波頻段被使用的越來越多，通信數(shù)據(jù)量越來越大。超表面已經(jīng)被驗(yàn)證是一種寬帶天線，但是在圓極化超表面的天線研究中對(duì)寬帶圓極化的研究甚為匱乏，這導(dǎo)致天線的利用率并不高?，F(xiàn)有技術(shù)中，如CN105870623A和CN112615148A公開的兩種天線，雖然初步實(shí)現(xiàn)了寬帶圓極化，但結(jié)構(gòu)過于簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)的效果并不好。所以，進(jìn)一步探討圓極化天線的帶寬是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中提到的技術(shù)問題，本發(fā)明使用基于新型順序旋轉(zhuǎn)饋電網(wǎng)絡(luò)的高增益和低RCS的寬帶圓極化超表面天線，不但極大的展寬了圓極化的帶寬，提高天線帶寬的利用率，而且同時(shí)具有低RCS，高增益和小型化的特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：

基于新型順序旋轉(zhuǎn)饋電網(wǎng)絡(luò)的高增益和低RCS的寬帶圓極化超表面天線，包括由上至下依次設(shè)置的第一金屬層，第一介質(zhì)基板，第二金屬層，第二介質(zhì)基板，第三金屬層，第四金屬層，第三介質(zhì)基板，第五金屬層；

所述第一金屬層和第三金屬層的結(jié)構(gòu)均由2*2的大陣列組成，每個(gè)大陣列是由5*5個(gè)傾斜45度并設(shè)有四個(gè)條狀金屬的矩形金屬片組成，每個(gè)金屬片的四個(gè)邊都挖槽且引入一個(gè)金屬支節(jié)，形成一個(gè)方形金屬單元，組成方形金屬的大陣列，大陣列相互之間呈中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱；

所述第二金屬層是一個(gè)10*10的方形金屬陣列，其周期與第一層和第三金屬層相等，每個(gè)單元是正方形的金屬環(huán)；

所述第四金屬層為挖去四個(gè)縫隙的整塊金屬，四個(gè)縫隙之間相互旋轉(zhuǎn)對(duì)稱；

所述第三金屬和第四層金屬之間具有一定的距離以構(gòu)成一個(gè)諧振腔，使得電磁波在該距離上正向疊加以提高輻射的增益；

所述第五金屬層是混合順序旋轉(zhuǎn)饋電網(wǎng)絡(luò)，由微帶線組成，輸入端微帶線由一個(gè)等分功分器分成兩個(gè)端口，其中一個(gè)端口接一段C型微帶耦合線，然后由一個(gè)等分功分器再分成兩路，這兩路由C型耦合線組成，具有固定的相位差，另一個(gè)端口接一段延遲線后接上相同的結(jié)構(gòu)，該段延遲線有固定的相位差。

進(jìn)一步地，所述第一、二。三金屬層中的方形金屬的個(gè)數(shù)和間距大小根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)確定。

進(jìn)一步地，所述第三金屬層和第四金屬層之間距離根據(jù)設(shè)計(jì)頻率即天線的工作頻率和超表面確定。

進(jìn)一步地，所述微帶線和端口的阻抗均為50歐姆。

進(jìn)一步地，所述C型耦合線的指標(biāo)由設(shè)計(jì)需求的相位決定。