[发明专利]基于超表面的宽带低RCS平板天线及其设计方法

权利要求书

1.一种基于超表面的宽带低RCS平板天线，以下简称为“平板天线”，其采用一种宽带低RCS超表面，以下简称为“超表面”，超表面为矩形薄片结构，自上而下包括金属贴片阵列(01)、介质基板(02)、金属地板(03)；其中，

以金属贴片阵列(01)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，Z轴垂直于纸面向外；X轴为超表面的水平对称轴，Y轴为超表面的纵向对称轴，因此X轴和Y轴分别与超表面相交的两条边平行；

介质基板(02)为矩形薄片，其长度、宽度分别为超表面的长度、宽度；

金属贴片阵列(01)贴合在介质基板(02)的上表面，介质基板(02)的整个上表面由两种“H”形金属贴片周期紧密排列构成，每个“H”形金属贴片占据介质基板(02)上表面的一个尺寸完全相同的矩形区域，将含有“H”形金属贴片的矩形区域称为“H”形金属贴片单元，以下简称为“单元”，每个单元中只放置一个“H”形金属贴片，单元的中心和“H”形金属贴片的中心重合，单元的水平和竖直对称轴分别和单元中“H”形金属贴片的水平和竖直对称轴重合，且“H”形金属贴片与单元的边缘均保持一定间距；将两种单元分别记为“1单元”、“2单元”；超表面介质基板(02)的上表面由N×M个“1单元”和“2单元”紧密排列构成，其中N为行数，M为列数，N、M均为大于1的自然数且M为偶数；

1单元和2单元中的“H”形金属贴片边长不同；1单元和2单元的个数及其在介质基板(02)的上表面的排列方式，以在介质基板(02)的上表面上，无论1单元还是2单元，均保证沿X轴、Y轴都必须是对称排列的为准；当N为奇数时，沿X轴分布的中间一排单元，其横向对称轴与X轴大致重合；

金属地板(03)为薄金属板，其完全覆盖介质基板(02)的下表面并与其紧密贴合，因此，金属地板(03)的长度、宽度与介质基板(02)相同；

其特征在于，

平板天线是在超表面的基础上，通过金属传输线(05)将超表面中心的两个“H”形金属贴片单元相连，具体是把金属传输线(05)左右两侧那两个“H”形金属贴片连起来，并采用同轴电缆进行馈电；同轴电缆的圆柱形金属馈电探针(04)自下而上穿透介质基板(02)，且与XOY面上的金属传输线(05)相连接，具体为：金属馈电探针(04)自下而上沿Z轴穿过XY平面上的金属传输线(05)，并与之连接；探针馈电点(41)的中心位于超表面的上表面的Y轴负半轴或正半轴，且距离原点O存在一定距离；金属馈电探针(04)从金属地板(03)的下表面穿出，金属馈电探针(04)与位于超表面下表面的金属地板(03)不接触。

2.如权利要求1所述的基于超表面的宽带低RCS平板天线，其特征在于，在所述宽带低RCS超表面中，

超表面介质基板(02)和金属地板(03)沿X轴方向的边长在30.0-70.0mm范围内；超表面介质基板(02)和金属地板(03)沿Y轴方向的边长在20.0-60.0mm范围内；超表面介质基板(02)的厚度在1.0-5.0mm范围内；

1单元和2单元沿X方向的边长在3.0-30.0mm范围内，沿Y方向的边长在3.0-30.0mm范围内。

3.如权利要求2所述的基于超表面的宽带低RCS平板天线，其特征在于，在所述宽带低RCS超表面中，

超表面介质基板(02)和金属地板(03)沿X轴方向的边长为47.2mm；超表面介质基板(02)和金属地板(03)沿Y轴方向的边长为30.6mm；超表面介质基板(02) 的厚度为2.0mm，其介电常数在2.0-4.0范围内；

超表面金属贴片阵列中的两种“H”形金属贴片、金属地板(03)和金属传输线05的金属厚度范围为0.01-0.1mm；

1单元和2单元沿X方向的边长为11.8mm，沿Y方向的边长为10.2mm。