[发明专利]基于极化可切换混合超表面的低RCS贴片天线阵列

说明书

本发明提出了一种基于极化可切换混合超表面的低RCS贴片天线阵列，包括由下往上依次层叠的第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层和第五介质层；所述第一介质层上印刷有3*3的第一矩形金属贴片，第一介质层下方无缝印刷有金属地；所述第二介质层下方印刷有第一可旋转金属栅格；所述第三介质层上方印刷有6*6的贴片单元；所述第四介质层下方印刷有第二可旋转金属栅格；第四介质层上方和第五介质层上方印刷有同样的棋盘放置的第一金属贴片单元和第二金属贴片单元。本发明通过分别对不同极化的来波反射和吸收，实现了带内、带外和交叉极化、共极化的雷达散射截面积缩减，对不同极化的天线均可实现良好的散射特性。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及基于极化可切换混合超表面的低RCS贴片天线阵列。

背景技术

随着科技的进步，现代战争逐渐转变为高科技电子战。因此，隐身技术成为制胜的关键所在。在通信系统当中，信号的发射和接收是尤为重要的组成部分，所以天线的辐射性能关系到作战系统的成功与否。然而，天线是通信系统当中的强散射源之一，其对系统的总雷达散射截面积贡献很大。基于此，设计低RCS的天线是降低武器平台对雷达的可探测性的关键。

天线不同于其他散射体，由于其本身工作的特性，在对其进行缩减RCS设计时需保证其辐射性能，能够完成对电磁波的发射和接收，所以设计具有低RCS天线具有重要的意义。

超表面是具有亚波长结构的人造材料，能够在亚波长尺度上方便有效的调控电磁波的波前相位、幅度和极化。近年来超表面的蓬勃发展为改进天线的辐射和散射性能提供了新的设计手段，也为天线的隐身技术提供了新的方法。在目前的很多文献中的降低RCS的设计方法大都是采用某一种单一的超表面，仅能降低带外或交叉极化波的RCS，基于此，整合不同的超表面以实现对带内带外、交叉极化和共极化的RCS缩减尤为重要。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提出了一种基于极化可切换混合超表面的低RCS贴片天线阵列，旨在保证天线正常辐射的前提下，实现对带内带外、交叉极化和共极化波的RCS的缩减，且可以通过旋转栅格的方向切换极化方式。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于极化可切换混合超表面的低RCS贴片天线阵列，包括由下往上依次层叠的第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层和第五介质层；第二介质层和第三介质层构成极化可切换的各向异性的吸波体；所述第四介质层和第五介质层构成极化可切换的对交叉极化来波异常反射至其他角度，对共极化波透波的各向异性超表面。所述各向异性吸波体和各向异性超表面构成极化可切换的混合超表面。

所述第一介质层上印刷有3*3的第一矩形金属贴片，第一介质层下方无缝印刷有金属地；所述第二介质层下方印刷有18根第一可旋转金属栅格，以实现极化可切换的功能；所述第三介质层上方印刷有6*6的贴片单元，每个贴片单元包括一个正方形金属贴片、四个第二矩形金属贴片和四个集总电阻；所述第四介质层下方印刷有9根第二可旋转金属栅格，以实现极化可切换的功能；第四介质层上方印刷有棋盘放置的第一金属贴片单元和第二金属贴片单元，通过反射相位差实现相干抵消，以达到降低RCS的目的；所述第五介质层上方印有与第四介质层上方同样棋盘放置的第一金属贴片单元和第二金属贴片单元。

进一步的，所述第一矩形金属贴片、第一介质层和金属地被多个同轴金属馈电柱贯穿。

进一步的，所述四个第二矩形金属贴片以正方形金属贴片为中心，对称分布在正方形金属贴片的四条边外侧，第二矩形金属贴片较窄的一边与正方形金属贴片的边长相对。

进一步的，所述四个集总电阻分别置于正方形金属贴片和第二矩形金属贴片之间，用于连接正方形金属贴片和第二矩形金属贴片。