[发明专利]一种基于液体的低散射可重构缝隙天线

说明书

本发明实施例公开了一种基于液体的低散射可重构缝隙天线，涉及雷达探测技术领域。具体的，介质基板正面为缝隙天线阵，介质基板背面为馈电网络，缝隙天线阵表面周期排布块状形水基吸波体，上层容器与缝隙天线阵上表面排布的水基吸波体保持一致，二者构成密闭结构；水层则填充在该密闭结构中，天线后为金属背板。本发明通过将缝隙阵列天线与水基吸波体结合起来，利用水的高损耗、流动性，构建了基于液体的低散射可重构天线，并实现良好阻抗匹配，在保证缝隙阵列天线辐射性能的前提下，达到天线低散射、RCS可重构性能。本发明以水的色散特性为研究基础，通过对水的抽入与抽出，获得天线的低散射、RCS可重构性能。

技术领域

本发明涉及雷达探测技术领域，尤其涉及一种基于液体的低散射可重构缝隙天线。

背景技术

随着探测技术及隐身技术的发展，平台目标的雷达散射截面(RCS)缩减具有重大的军事意义。平台上的天线系统的RCS缩减已成为制约平台隐身的瓶颈。相比于平台自身，通过改变自身形状、表面贴装吸波材料，可显著改善平台自身的散射特性，天线作为一种特殊散射体，在缩减RCS的同时，还必须满足其辐射性能要求。

近年来人工超材料被应用于天线的RCS缩减中，比如带通型频率选择吸波体作为天线罩，可以让天线带内的电磁波辐射出去，而让带外电磁波被吸收，从而实现了天线RCS缩减。但是这种方法很容易让天线罩发热，从而影响天线的工作性能。利用人工磁导体(AMC)的零反射相位特性，通过将AMC在天线周围适当的排布，利反射波相位差为180。，从而实现相消的目的。

这种方法的缺陷在于只能实现某一方向上的单站RCS缩减，会导致其他方向的RCS增加。而大部分天线的RCS缩减，尽管对于敌方探测实现隐身，但是对于己方探测来说也有一定的难度。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于水的低散射可重构缝隙天线，单元结构的中间水层内部处处连通，从而构成高损耗谐振腔体，实现了基于液体的宽频段吸波性能。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

按照层级从高到低的顺序依次包括：上层容器(1)、缝隙天线阵(3)、介质基板(4)和金属背板(6)，其中，在介质基板(4)的正面铺设有缝隙天线阵(3)，在介质基板(4)的背面铺设有馈电网络(5)；上层容器(1)背后开有槽型结构，开设出槽型结构呈矩阵排列，上层容器(1)与缝隙天线阵(3)安装并贴合，各个槽型结构与所贴合的缝隙天线阵(3)形成空腔；一个槽型结构与至少另一个相邻的槽型结构之间，开设有导流孔，以便于液体在一个槽型结构与至少另一个相邻的槽型结构之间流动，当液体注满所有的空腔后，在每个空腔中形成块状水，得到中间块状水层(2)，且中间块状水层(2)中的所有的块状水都按照所述矩阵进行排列。中间水层(2)采用的液体材料为电磁参数满足Debye模型的纯水。

空腔的长和宽l_w均为5mm，厚度h_w为5mm，在所述矩阵中相邻的空腔之间间距为4mm。缝隙天线阵(3)的缝长l为33.2mm，宽度w为3mm，阵元间距d为30mm，缝隙天线阵(3)的工作频带接近3.1GHz。

下层基板(4)采用相对介电常数为4.3，损耗角正切为0.025的FR4介质材料。下层基板(4)的长度L为220mm，宽度W为110mm，厚度为1mm。上层容器(1)采用介电常数为2.67且损耗角正切为0.01的亚克力材料。

本发明实施例提供的基于水的低散射可重构缝隙天线，在介质基板正面为缝隙天线阵，介质基板背面为馈电网络，缝隙天线阵表面周期排布块状形水基吸波体，上层容器与缝隙天线阵上表面排布的水基吸波体保持一致，二者构成密闭结构；水层则填充在该密闭结构中，天线后为金属背板。本发明通过将缝隙阵列天线与水基吸波体结合起来，利用水的高损耗、流动性，构建了基于液体的低散射可重构天线，并实现良好阻抗匹配，在保证缝隙阵列天线辐射性能的前提下，达到天线低散射、RCS可重构性能。

附图说明