[发明专利]基于微带线枝节加载的微带天线单元及其构成低RCS微带阵列天线的方法

说明书

提出一种基于微带线枝节加载的微带天线单元，为矩形薄片结构，自上而下包括金属辐射贴片1、介质基板2、金属地板3，自上而下贯穿单元的馈电探针孔4；该单元在传统微带天线的平行的两条边中心加载微带线枝节，将该单元周期排列构成微带阵列天线，对阵列中的所有单元选用两种微带线枝节长度，且两种微带线枝节长度对应的单元数量接近或相等，经过优化，即可得到低RCS微带阵列天线。还提供一种利用天线单元构成低RCS微带阵列天线的方法，根据该方法设计的微带阵列天线RCS较低，且结构简单、紧凑，易于实现、成本低。

技术领域

本发明涉及微带天线设计技术，具体涉及利用新型微带天线单元结构实现低RCS微带阵列天线。

背景技术

微带天线具有结构超薄、超轻、成本低、易于集成的优点，在飞行器等很多平台上应用非常广泛。将微带单元天线组成阵列，可以获得高增益性能。因此，在远距离通信系统中，微带阵列天线一直非常受欢迎。而随着电子对抗技术的发展，传统的微带阵列天线在使用中也暴露出一些不足，其中比较突出的一项就是隐身性能较差。

目前，许多学者研究过如何减小表征微带阵列天线隐身性能的雷达散射截面积(Radar Cross Section，RCS)，如通过额外加载超表面将雷达照射能量吸收或散射到其他方向等。尽管这些方法可以有效降低RCS，但也存在诸如天线结构复杂、体积增大、设计过程繁琐等问题。

发明内容

为解决传统微带阵列天线雷达散射截面积RCS较高的问题，本发明提出一种基于微带线枝节加载的新型微带天线单元，并用其组成阵列，得到一种低RCS微带阵列天线，可以作为具有隐身性能的天线应用于各类隐身平台。

本发明基于微带线枝节加载的微带天线单元，以下简称为“单元”，其特征在于，是矩形薄片结构，所述单元自上而下包括金属辐射贴片1、介质基板2、金属地板3，自上而下贯穿单元的馈电探针孔4；

以单元上表面的中心为坐标原点，建立直角坐标系xyz，x轴为水平轴，y轴为纵轴，x轴、y轴分别为单元的水平对称轴和竖直对称轴，因此x轴和y轴分别与单元相交的两条边平行；

介质基板2为矩形薄片，其长度、宽度分别为单元的长度、宽度；

金属辐射贴片1贴合在介质基板2的上表面，由矩形金属片10、左微带线枝节11和右微带线枝节12组成，左微带线枝节11和右微带线枝节12均为微带线枝节；矩形金属片10位于介质基板2上表面的中部，其中心与介质基板2的中心重合，其水平和竖直对称轴分别与x轴、y轴重合；左微带线枝节11位于矩形金属片10左侧，其水平对称轴与x轴重合；右微带线枝节12位于矩形金属片10右侧，其水平对称轴亦与x轴重合；右微带线枝节12与左微带线枝节11的大小和形状相同，且关于y轴对称；金属辐射贴片1在前、后、左、右四个方向上的边沿，都与介质基板2的相应边沿保持一定距离；

金属地板3为薄金属板，其完全覆盖介质基板2的下表面并与其紧密贴合；

馈电探针孔4与单元上表面相垂直地穿过单元，馈电探针孔4的中心位于y轴负半轴，且距离原点O存在一定距离，并继续自上而下穿透单元；馈电探针孔4仅与矩形金属片10电连接；与金属地板3不接触，保持绝缘。

在本发明的一个实施例中，介质基板2和金属地板3沿x轴方向的边长ax在40.0-75.0mm范围内；介质基板2和金属地板3沿y轴方向的边长ay在40.0-75.0mm范围内；矩形金属片10沿x轴方向的边长w在20.0-30.0mm范围内；矩形金属片10沿y轴方向的边长l在25.0-35.0mm范围内。

在本发明的一个具体实施例中，介质基板2和金属地板3沿x轴方向的边长ax为50.0mm；介质基板2和金属地板3沿y轴方向的边长ay为50.0mm；矩形金属片10沿x轴方向的边长w为24.0mm；矩形金属片10沿y轴方向的边长l为29.0mm。