[发明专利]一种基于散射相位可重构的相控阵RCS缩减方法

说明书

本发明提供一种基于散射相位可重构的相控阵天线RCS缩减方法，包括以下步骤：S1.为相控阵天线设置N×N个散射相位可重构的天线单元，每个单元包含两种相位差为180°的相位状态，并将N×N个阵元按矩形栅格状规则排布；S2.在相控阵天线辐射时，使N×N个阵列单元处于相同的相位分布状态，形成同相阵列，相邻阵元间相位差为0°；S3.当相控阵天线辐射结束后，使N×N个阵列单元的相位按棋盘状分布，形成反相对消阵列；本发明提出的这一方法只需外部处理器控制二极管开关就可以实现RCS缩减，与传统的采用结构整形、加载天线罩等措施相比，更容易设计、结构简单便于加工和实现，无需额外的T/R组件进行相位补偿。

技术领域

本发明涉及微波天线阵列设计领域，特别涉及一种基于散射相位可重构的相控阵RCS缩减方法。

背景技术

国防电子技术的快速发展，引发了对天线RCS(Radar Cross-Section,雷达散射截面)缩减的研究。一部优良的飞行器，不仅要求具有良好的机动性能，还对提高其战斗能力和生存能力提出了更加严苛的要求。近年来，通过整形技术和使用雷达吸波材料使得飞行器载体隐身得以实现和应用，使其不再是主要的散射源。而天线作为整个作战系统主要的散射源，降低天线的RCS受到越来越多的关注。

通常，一部飞行器上会加载多部天线，由于天线在接收/发射电磁波时会产生强烈的雷达回波信号，因此不能直接将天线暴露在空气中。通常，改变外形和在目标表面涂覆吸波材料是最为常用和有效的方法，但是天线作为一个特殊的散射体，其基本任务是收发电磁波，对天线进行RCS缩减时必须保证其最基本的辐射性能。

一般军事目标的雷达散射截面取决于它的外形结构、材料和周围的电磁环境，所以常见的天线单元RCS缩减技术包括以下几种：1.无源对消，通过结构设计来调整反射波相位，达到反相相消的目的；2.有源对消，人为引入辐射场和目标散射场在敌方雷达的探测方向相干对消，减弱雷达回波信号；3.分形技术，改变物理结构避免RCS较大的平板反射和反射器效应的出现；4.利用人工表面加载在天线上，实现带内或带外的RCS缩减，其中应用最多的包括电磁带隙结构(Electromagnetic Bandgap)及人工磁导体(Artificial MagneticConductor)表面；5.加载技术，包括阻抗加载技术和变容二极管加载技术等。通常情况下，天线单元RCS缩减技术也可应用到相控阵中，但考虑到阵列特性的影响，如单元空间排列、相位和相互耦合等，与单个天线单元相比，天线阵列的RCS显得更为复杂。阵列RCS缩减最常用的方法是利用FSS作为天线罩或阵列地板。由于FSS实际上是一种带通结构，因此对于带外RCS缩减通常是可行的选择。此外，通过随机旋转阵元，调整阵列排布方式也是一种新兴的RCS缩减方法。鉴于相控阵天线广阔的应用前景，目前相控阵的RCS缩减方法仍处于研究阶段，如何在保证天线的辐射性能的前提下得到显著降低的RCS的研究报道极为有限。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于散射相位可重构的相控阵天线RCS缩减方法。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种基于散射相位可重构的相控阵天线RCS缩减方法，包括以下步骤：

S1.为相控阵天线设置N×N个散射相位可重构的天线单元，每个单元包含两种相位差为180°的相位状态，并将N×N个阵元按矩形栅格状规则排布；

S2.在相控阵天线辐射时，使N×N个阵列单元处于相同的相位分布状态，形成同相阵列，相邻阵元间相位差为0°，能够在侧射方向形成最大辐射，无需额外的相位补偿阵列能够正常辐射；

S3.当相控阵天线辐射结束后，使N×N个阵列单元的相位按棋盘状分布，形成反相对消阵列，以形成相控阵非工作状态下RCS的显著降低。

作为优选方式，步骤S1中阵列单元的两种相位状态为45°和-135°，两种相位状态间的相位差为180°。