[发明专利]基于双极化Van Atta阵列的低RCS微带天线

说明书

本发明提出一种基于双极化Van Atta阵列的低RCS微带天线，包括辐射单元、同轴馈线和基于双极化Van Atta阵列改进的2×2双极化方阵，2×2双极化方阵包括上下层叠的第一介质基板和第二介质基板，第一介质基板上表面印制辐射单元和其周围的2×2个金属贴片，下表面印制金属地板，第二介质基板下表面印制2×2组微带馈线和电长度相等的用来分别连接两条对角线上的一组微带馈线中的两个各与另一组微带馈线中的两个的第一微带连接线和第二微带连接线，通过蚀刻在金属地板上的2×2组缝隙耦合或连接贴片和微带馈线的2×2组金属柱传输能量到金属贴片。本发明与现有技术的构思不同，能够同时保证天线的辐射和低雷达散射截面特性。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种低雷达散射截面微带天线，具体涉及一种基于双极化Van Atta阵列改进的双极化方阵的低雷达散射截面微带天线，适用于对辐射特性和散射特性均有要求的雷达系统。

背景技术

雷达散射截面(RCS)是目标在平面波照射下，给定方向上返回散射功率的一种量度，是雷达探测技术表征目标可识别特性的重要参数。RCS减缩的目的就是控制和降低探测目标的雷达特征。天线是平台总的雷达散射截面的主要贡献源，其作为通信设备，首先需要保证自身电磁波的正常接收和发射，因此实现天线低雷达截面特征，并且保证其本身的辐射特性不受到明显的影响，是天线雷达截面减缩领域中最大的难题。

微带天线是在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用刻蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线，其具有重量轻、体积小、剖面薄和易于加工的特点。

目前微带天线雷达散射截面的减缩是通过加载雷达吸波材料技术、外形技术以及有源或无源对消技术实现的。其中，加载雷达吸波材料技术和外形技术是比较常用的两种方法。雷达吸波材料可以将电磁能量转化为热能，以此来实现天线RCS减缩。外形技术通过将雷达信号偏离威胁方向或减小天线面积来减缩天线的RCS，但在低频段，当天线尺寸与雷达工作波长差不多甚至更小时，改变外形对RCS的影响很小，甚至会增强RCS，而且会在一定程度上恶化天线的辐射性能。

Van Atta阵列由L.C.Van Atta在1959年提出，包括收发天线和等电长度连接收发天线的传输线，每个天线阵元既接收信号又发射信号，接收信号通过传输线馈入与接收天线相对称的阵元辐射出去，基于波前反转的原理，能够在不知道来波方向的前提下，自动转发一束指向来波方向的信号。由于收发天线极化相同，Van Atta阵列存在收发隔离差的缺点，为提高收发隔离度，M G Christodoulou and D P Chrissoulidis发表在IEEE上的论文“2D Van Atta Retrodirective Array Using Dual Polarized Two-port SquareMicrostrip Patches”中提出一种双极化Van Atta阵列，包括关于阵列中心对称的四个双极化阵元和两对连接关于阵列中心对称的两个阵元两对微带连接线，其中两对微带连接线电长度相差1/2个波长，由于阵元采用双极化形式，使得收发天线极化正交，提高了收发隔离度。这种收发电磁波极化正交的双极化Van Atta阵有可能实现低雷达散射截面特性。

发明内容

本发明提供了一种与上述现有技术构思不同的技术方案，旨在保证天线正常辐射前提下，实现微带天线的低雷达散射截面特性。

一种基于双极化Van Atta阵列的低RCS微带天线，包括辐射单元1、同轴馈线2、和基于双极化Van Atta阵列改进的2×2双极化方阵，所述2×2双极化方阵包括上下层叠的第一介质基板3和第二介质基板4，其中：

所述第一介质基板3上表面印制有2×2个金属贴片5，辐射单元1印制在四个金属贴片5形成的正方形区域内，所述第一介质基板3的下表面印制有蚀刻2×2组缝隙的金属地板6，每组缝隙由两个相互正交的H型或矩形缝隙7组成；