[发明专利]基于相变薄膜的超宽带低雷达散射截面的隐身天线及隐身天线阵列

说明书

本发明涉及基于相变薄膜的超宽带低雷达散射截面的隐身天线，属于平面微波器件领域。包括介质基板、H型金属贴片和接地板；H型金属贴片的两块竖直贴片上分别嵌设有相变薄膜；接地板上开设有空心槽；H型金属贴片一侧的介质基板上罩设有热风罩，热风罩上设有加热电阻丝。本发明利用相变薄膜，相变前天线不工作，加热电阻丝不通电，使相变薄膜相变为绝缘性质，RCS低处于“隐身状态”；天线工作时，加热电阻丝通电，保持热风罩内空气温度稳定在68‑72℃，使相变薄膜相变为导体性质，电导率迅速增大，天线仍能在工作状态时保持良好的天线特性。本发明实现了天线阵列孔径增大，扫描波束变窄，方向性增强，阵元间互耦减弱，馈电网络简化等，适用于宽带系统。

技术领域

本发明属于平面微波器件领域，涉及微带贴片天线器件、二氧化钒超材料等，具体涉及基于二氧化钒相变薄膜的低RCS的微带阵列天线设计。

背景技术

金属微带天线在通信领域应用广泛，在军事中对其辐射、散射性能要求较高，以及高增益、宽频带、方向性等综合因素。对于同一平台搭载多个天线或阵列天线的方法严重加大了集成难度且提升了成本。为了解决通信系统的需求，提出了可重构天线。可重构天线作为一种新型天线，通过改变天线形状，使其能够实现多个天线的功能，从而减小天线上负载重量，具有电磁兼容性较好同时体积小的优势。

近年来，随着雷达技术与武器装备技术的发展，武器装备的隐身技术逐渐成为军事作战领域的重要研究对象。隐身技术即指通过一系列科技手段，对目标的特征信号进行控制和抑制，让敌方无法探测到我方武器的信息，迫使敌方电子平台降低其战斗效力，使我方武器能隐藏在战场中进行作战，起到提升生存能力和战斗能力的作用。

天线隐身技术在20世纪40年代被提出，天线散射理论的研究最早始于20世纪60年代。1992年IEEE-APS会议开辟了RCS专题，在此之后，微带天线RCS进入了快速发展的时期，尤其是对于RCS缩减的问题。

雷达散射截面（Radar Cross Section，RCS）是衡量目标对入射电磁波散射强度的物理量，是表征其天线隐身特征的参数，RCS较大的目标更容易被敌方雷达探测到。因此，要实现我方武器的作战“隐身”，就必须降低天线的RCS。一般天线RCS减缩的同时，会导致其天线辐射性能的降低。因此实际应用中，要设计出辐射功能和散射功能良好的天线，就必须在天线增益以及天线RCS两个指标中实现一个折中的设计。目前关于天线RCS减缩的方法，通常是阻抗加载技术、整形分形技术等。例如对天线贴片进行外观设计、外加谐振环，或是涂吸波材料等。

发明内容

为了实现天线在工作时正常的辐射特性，不工作时处于低雷达散射截面（RCS）的隐身状态，本发明提供基于相变薄膜的超宽带低雷达散射截面的隐身天线。

基于相变薄膜的超宽带低雷达散射截面的隐身天线包括介质基板1、H型金属贴片2和接地板4；所述H型金属贴片2设于介质基板1的一侧面上，H型金属贴片2的水平贴片下部连接着贴片传输线22，贴片传输线22延伸至介质基板1的边缘；所述接地板4设于介质基板1的另一侧面上；

所述贴片传输线22两侧的H型金属贴片2的两块竖直贴片21上分别嵌设有相变薄膜3；

所述接地板4上开设有空心槽，所述空心槽为一对L型槽41、一对矩形槽42和单个矩形槽43，接地板4的边缘上连接设有接地传输线44，且接地传输线44延伸至介质基板1的边缘，且贴片传输线22和接地传输线44上下相互对应；

所述H型金属贴片2一侧的介质基板1上罩设有热风罩8，所述热风罩8内的顶部上设有加热电阻丝7，热风罩8的一侧面上开设有进风口5，另一侧面上开设有出风口6；

当隐身天线正常工作时，加热电阻丝7通电，保持风罩8内空气温度稳定在68-72℃，使相变薄膜3由常温下的绝缘性质相变为导体性质；

当隐身天线不工作时，加热电阻丝7不通电，使相变薄膜3相变为绝缘性质，实现隐身天线处于低雷达散射截面的隐身状态。