[发明专利]一种低RCS极化旋转型宽带/超宽带透射阵列天线

说明书

本发明公开一种低RCS极化旋转型宽带超宽带透射阵列天线,属于无线通信技术、雷达技术领域。它包含喇叭馈源天线以及由透射反射一体化极化独立控制宽带/超宽带单元构成的透射阵列天线。通过对透射单元的排布进行优化，可实现透射阵列天线宽带/超宽带的辐射特性；通过对反射单元的排布进行优化，可实现带内交叉极化RCS显著缩减。与传统极化旋转型宽带/超宽带透射阵列天线相比，本发明具有在最大限度不影响其辐射特性的基础上对RCS进行了显示缩减，便于加工和系统集成，可用于雷达和超宽带通信系统。

技术领域

本发明属于无线通信技术、雷达技术领域，具体涉及极化旋转型宽带/超宽带透射阵列天线的雷达散射截面积(RCS)缩减技术。

背景技术

雷达散射截面(Radar Cross Section，缩写为RCS)是雷达隐身技术中最关键的概念，它是表征目标在雷达波照射下在某一方向产生的散射波强度的一种物理量。雷达在探测目标时，雷达通过天线把电磁波能量辐射到空间某一方向，此方向上的物体被电磁波照射时，根据麦克斯韦方程和电磁场边界条件，该物体和物体周围都会产生新的电磁场，这就是目标的散射场。雷达接收到目标散射的电磁波，送至接收设备进行处理，提取相关信息，便能实现对目标进行测距、识别、跟踪等功能。散射能量的空间分布称为散射方向图。对被照射物体而言，不同物体的尺寸、空间结构、组成材料等对散射方向图会造成不同的影响。另外，雷达所发射的电磁波的角度、频率、极化方向等电磁波特性也是影响散射方向图有重要因素。

透射阵列天线由平面透射阵和馈源喇叭组成。透射阵面是由大量印制于介质基片上的微带贴片单元组成的平面阵列。其工作机理是：电磁波从喇叭馈出以后，沿着不同的传输路径到达每个单元，传输路径长度的差异将导致各单元所接收的入射场发生不同的空间相位延迟，通过合理设计每个单元，使其能对入射场进行适当相位补偿，让出射场在天线口径面上形成所需的同相位波前。传统相控阵之所以复杂笨重，主要因为其辐射谐振单元与移相器相分离。而透射阵天线最大的优势在于其辐射单元将辐射特性与移相特性合为一体。单元的移相特性是指入射电场经单元透射后，相位的改变量随单元几何尺寸的变化关系，直观地反映为单元移相曲线。然而，受限于微带天线固有的窄带特性以及透射阵列天线单元与空间所需补偿相位的色散特性不一致等因素，大部分透射阵列天线的工作带宽限制在5％到30％左右。为了扩展透射阵列天线的工作带宽，电子科技大学屈世伟教授课题组提出了一系列极化旋转型透射单元，利用其结构的法布里-珀罗腔体谐振效应，成功的设计了一系列具有倍频、多倍频的宽带/超宽带透射阵列天线。然而，此种类型的宽带/超宽带透射单元由于双层正交极化栅格结构的应用，其交叉极化雷达散射截面积与同样面积金属地板基本相当，非常不利于其在真实场景中的应用。因此，提出一种降低极化旋转型宽带/超宽带透射阵列天线RCS的技术，对其在实际应用中有很大意义。

发明内容

本发明针对极化旋转型宽带超宽带透射阵列天线提供了一种RCS缩减技术。在基本不影响其辐射特性的基础上，利用改进的单元结构，对其带内交叉极化RCS实现了显著的缩减。