基于全息表面的低雷达截面缝隙阵列天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于全息表面的低雷达截面缝隙阵列天线，主要解决现有缝隙阵列天线雷达截面高，难以同时兼顾辐射和散射特性的缺陷。包括全息表面(1)、全息介质板(2)、辐射地板(3)、辐射介质板(4)、馈电网络(5)、反射介质板(6)和金属反射板(7)；全息介质板(2)上表面印制的全息表面(1)是由周期排布的四种不同边长的正方形金属贴片从中心起，由长到短再到长周而复始形成，在信息表面(1)和全息介质板(2)的中心位置附近，分别设置有四个矩形缝隙(15)和与其位置对应尺寸相等的矩形通孔(21)，三种介质板由上至下紧密粘合。本发明专利技术的辐射特性稳定，散射特性高，可用于对散射和辐射特性都有要求的通信领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于天线
，涉及一种隙阵列缝天线，特别涉及一种利用全息表面减缩雷达截面的缝隙阵列天线，可以保证天线在保持良好辐射特性的前提下，具有良好的散射特性。对于辐射特性和散射特性均有要求的天线，该技术很有实用价值。
技术介绍
在现今的通信领域中，信号发射和接收系统是整个通信平台中最重要的组成部分，天线是该系统中核心的部分，而辐射特性和散射特性是衡量天线性能优良的主要指标。提高散射特性的关键在于减缩雷达截面，而雷达截面是散射特性中最基本的参数，它是指目标在平面波照射下在给定方向上返回功率的一种量度。天线是一类特殊的散射体，它的散射通常包括两部分:一部分是与散射天线负载情况无关的结构模式项散射场，它是天线接匹配负载时的散射场，其散射机理与普通散射体相同；另一部分则是随天线的负载情况变化的天线模式项散射场，它是由于负载与天线不匹配而反射的功率经天线再辐射而产生的散射场，这是天线作为一个加载散射体而特有的散射场。在国内外，并没有完全理想的技术手段，可以同时兼顾天线的辐射和散射特性，这是由于天线系统自身工作特点，它必须保证自身无线电波的正常接收和发射，因此常规的减缩措施不可以简单地应用在天线上。所以，如何在保证天线辐射特性不受影响的前提下，设计具有低雷达截面的天线，有重要意义。微波领域中的全息技术主要是源于光学全息技术，全息天线的作用机理与光学全息技术是类似的，如图1(a)所示，参考天线的辐射场和目标天线的辐射场在干涉表面上干涉从而形成干涉图样。在微波领域，干涉图样采用理想金属组成，从而利用干涉图样记录干涉场。反过来，只要我们知道参考辐射场和目标辐射场的表达式，经过计算就可以得到干涉场，从而构造合适的干涉图样即全息结构，再利用产生参考辐射场的参考天线照射干涉图样，就可以形成目标辐射场，如图1(b)所示。缝隙阵列天线是利用金属地板上的缝隙进行辐射的天线，天线结构自上而下一般为带有缝隙的金属地板、辐射介质板、馈电网络、反射介质板和金属反射板，与常规天线相比，具有重量轻、体积小、剖面薄、易于加工等特点。由Simone Genovesi于2014年在IEEE TRANSACT1NS ON ANTENNAS AND PROPAGAT1N 发表了题为 “Wideband Radar CrossSect1n Reduct1n of Slot Antennas Arrays”的文章，该文章中公开了一种缝隙阵列天线，其结构包括辐射地板、辐射介质板、馈电网络、反射介质板和金属反射板；辐射地板和馈电网络分别印制在福射介质板的上下表面，金属反射板印制在反射介质板的下表面，两种介质板从上到下紧密粘合形成该缝隙阵列天线；辐射地板上设置有4X4的矩形缝隙阵列，该阵列的行周期和列周期相等；辐射地板、辐射介质板、反射介质板和金属反射板均为边长相等的正方形；这种天线具有良好的辐射特性，但是由于为了保证天线的辐射特性，辐射地板较大，造成该天线的雷达截面很高，不具备良好的散射特性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有缝隙阵列天线存在的缺点，提出了一种基于全息表面的低雷达截面缝隙阵列天线，用以通过全息表面减缩阵列天线的雷达截面，提高其散射特性。实现本专利技术目的采用的技术方案为:一种基于全息表面的低雷达截面缝隙阵列天线，包括辐射地板3、辐射介质板4、馈电网络5、反射介质板6和金属反射板7 ；辐射地板3和馈电网络5分别印制在辐射介质板4的上下表面，金属反射板7印制在反射介质板6的下表面，福射介质板4和反射介质板6由上而下紧密粘合，其特征在于还包括全息表面I和全息介质板2，所述全息表面I印制在全息介质板2的上表面，该全息表面I是由四种不同边长的正方形金属贴片周期排布而成，四种金属贴片以最长边长的金属贴片为中心，其边长随贴片中心到全息介质板2中心横向和纵向距离的增加而变化，由长到短再到长，周而复始，在全息表面I的中心位置附近设置有2X2个矩形缝隙15 ;所述三个介质板2，4，6依次形成上下层叠结构。上述基于全息表面的低雷达截面缝隙阵列天线，所述全息介质板2采用介电常数为4.4的FR4材料，辐射介质板4和反射介质板6均采用介电常数为2.65的F4B材料，形状均为正方形，厚度分别为hl、h2和h3，其中h3>hl>h2。上述基于全息表面的低雷达截面缝隙阵列天线，所述四种金属贴片是由第一金属贴片11、第二金属贴片12、第三金属贴片13和第四金属贴片14组成，边长分别为nl、n2、n3 和 n4，其中 nl = 0.8 ?1.6mm、n2 = 2 ?2.8mm、n3 = 3.2 ?4mm、n4 = 4.4 ?5.2mm，相邻贴片的横向和纵向间距相等。上述基于全息表面的低雷达截面缝隙阵列天线，所述辐射地板3的中心位置附近设置有2X2条、尺寸为SXH的矩形缝隙31，H>S，相邻缝隙的横向和纵向间距相等。上述基于全息表面的低雷达截面缝隙阵列天线，所述全息表面I上设置的2X2个矩形缝隙15，其位置与辐射地板3上的四条矩形缝隙31的位置对应，尺寸为M1XM2，M1>S，M2>Ho上述基于全息表面的低雷达截面缝隙阵列天线，所述全息介质板2上设置有四个矩形通孔21，这四个矩形通孔与全息表面I上的四个矩形缝隙15的位置和大小相同。上述基于全息表面的低雷达截面缝隙阵列天线，所述馈电网络5是由一条第一微带线51、一条第二微带线52、两条第三微带线53、两条第四微带线54和四条第五微带线55连接而成，其中第五微带线55是由两段长度不同且相互正交的微带线组成的L型结构；该馈电网络5的起始端配套的同轴头内心相连，其末端位于四个矩形缝隙31的正下方且正交于其中点位置，用于耦合馈电。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点:I)本专利技术由于在全息表面和在全息介质板上设置2X2个等距离排布的矩形缝隙和矩形通孔，消除了由于引入全息表面和全息介质对天线增益和工作频率偏移的影响，使天线增益和工作频率保持在原有天线的水平。2)本专利技术由于引入设置有不同尺寸的正方形金属贴片的全息表面，在平面波的照射下全息表面被激励，将散射波的方向转变为沿水平方向传播，在5?25GHz的频段内降低了单站雷达截面，从而改善了散射特性。【附图说明】图1是全息天线的工作机理示意图；图2是本专利技术的整体结构示意图；图3是本专利技术中辐射地板和馈电网络的结构示意图；图4是本专利技术的俯视图；图5是本专利技术中全息介质板的结构示意图；图6是本专利技术中四种金属贴片的结构和排列方式示意图；图7是本专利技术实施例3与现有天线的S参数的对比图；图8是本专利技术实施例3与现有天线的辐射方向图的对比图；图9是本专利技术实施例3与现有天线的雷达截面对比图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述:实施例1:参照附图2，本专利技术包括全息表面1、全息介质板2、辐射地板3、辐射介质板4、馈电网络5、反射介质板6和金属介质板7 ;全息介质板2、辐射介质板4和反射介质板6是边长均为 W 的正方形，厚度分别是 h1、h2、h3，其中 W = 125mm，hi = 2mm，h2 = 1mm，h3 = 6mm,福射介质板4和金属介质板7均是采用介电常数为2.65的F4B材料；全息表面I印制在全息介质板2上表面，辐射地板3和馈电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于全息表面的低雷达截面缝隙阵列天线，包括辐射地板(3)、辐射介质板(4)、馈电网络(5)、反射介质板(6)和金属反射板(7)；辐射地板(3)和馈电网络(5)分别印制在辐射介质板(4)的上下表面，金属反射板(7)印制在反射介质板(6)的下表面，辐射介质板(4)和反射介质板(6)由上而下紧密粘合，其特征在于还包括全息表面(1)和全息介质板(2)，所述全息表面(1)印制在全息介质板(2)的上表面，该全息表面(1)是由四种不同边长的正方形金属贴片周期排布而成，四种金属贴片以最长边长的金属贴片为中心，其边长随贴片中心到全息介质板(2)中心横向和纵向距离的增加而变化，由长到短再到长，周而复始，在全息表面(1)的中心位置附近设置有2×2个矩形缝隙(15)；所述三个介质板(2，4，6)依次形成上下层叠结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘英，郝玉文，于旭，龚书喜，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61