一种低雷达散射横截面谐振腔天线及其制备方法技术

本申请公开了一种低雷达散射横截面谐振腔天线及其制备方法，该谐振腔天线包括：高反低透频率选择吸收超表面由多个等间距周期延拓排列的高反低透频率选择吸收超表面单元组成；反射超表面设置于高反低透频率选择吸收超表面的下方，反射超表面由多个等间距周期延拓排列的反射单元组成，反射超表面的中心位置处设置有安装通孔，其中，反射单元的排列周期与高反低透频率选择吸收超表面单元的排列周期相同；馈源喇叭安装在安装通孔内，馈源喇叭的口径面与反射超表面的上表面平齐。通过本申请中的技术方案，解决了因采用F

【技术实现步骤摘要】
一种低雷达散射横截面谐振腔天线及其制备方法


[0001]本申请涉及雷达天线的
，具体而言，涉及一种低雷达散射横截面谐振腔天线及一种低雷达散射横截面谐振腔天线的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于Fabry
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Perot(F
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P)谐振腔天线的高增益和低剖面特性，在国防通信领域得到了广泛应用。传统F
‑
P谐振腔天线通常是在微带天线上方添加一块具有部分反射性能的盖板构成。当其在天线工作频率处满足F
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P谐振条件时，能大幅度提高天线增益。
[0003]对于探测雷达的被探测目标而言，探测电磁波的散射强弱通常用雷达散射截面积(Radar Cross Section,RCS)来衡量，即RCS越大，被探测目标越容易被雷达监测到。
[0004]虽然F
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P谐振腔天线的天线性能较好，但正由于F
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P谐振腔天线的高增益特性，当探测雷达的探测电磁波入射到被探测目标的F
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P谐振腔天线结构上时，探测电磁波会借助F
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P谐振腔天线结构的高增益特性产生一个更大的散射，即RCS较大，导致采用F
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P谐振腔天线的被探测目标往往比采用一般天线时更容易被监测到。
[0005]因此，对于做了隐身处理、具有更低散射水平(低RCS)的被探测目标来说，F
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P谐振腔天线相当于一个非常大的散射源，导致被探测目标因采用F
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P谐振腔天线而易被探测。所以，需要在维持F
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P谐振腔天线辐射能力的同时，有效地降低F
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P谐振腔天线的RCS，以降低被探测目标被发现的可能性。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于：解决因采用F
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P谐振腔天线而导致的被探测目标RCS较大的问题，降低被探测目标被雷达探测的可能。
[0007]本申请第一方面的技术方案是：提供了一种低雷达散射横截面谐振腔天线，该谐振腔天线包括：高反低透频率选择吸收超表面、反射超表面以及馈源喇叭；高反低透频率选择吸收超表面由多个等间距周期延拓排列的高反低透频率选择吸收超表面单元组成；反射超表面设置于高反低透频率选择吸收超表面的下方，反射超表面由多个等间距周期延拓排列的反射单元组成，反射超表面的中心位置处设置有安装通孔，其中，反射单元的排列周期与高反低透频率选择吸收超表面单元的排列周期相同；馈源喇叭安装在安装通孔内，馈源喇叭的口径面与反射超表面的上表面平齐，其中，馈源喇叭为圆极化喇叭。
[0008]上述任一项技术方案中，进一步地，高反低透频率选择吸收超表面单元具体包括：PET膜，均匀金属圆环，正方形金属贴片，第一介质板以及第二介质板；PET膜为正方形，PET膜的上方设置有圆环状ITO电阻膜，PET膜的下方设置有第一介质板；均匀金属圆环设置于第一介质板的下方，均匀金属圆环的圆心与PET膜的集合中心处，均匀金属圆环的下方设置有第二介质板，其中，均匀金属圆环的谐振频率与入射电磁波频率相等；正方形金属贴片设置于第二介质板的下方，正方形金属贴片为不连续的正方形金属贴片，正方形金属贴片的尺寸小于高反低透频率选择吸收超表面单元的尺寸。
[0009]上述任一项技术方案中，进一步地，均匀金属圆环的谐振频率的计算公式为：
[0010][0011]式中，f为均匀金属圆环的谐振频率，L
s
为均匀金属圆环的等效电感，C
s
为均匀金属圆环与正方形金属贴片之间的等效电容。
[0012]上述任一项技术方案中，进一步地，圆环状ITO电阻膜上设置有4个大小相同的开口，开口位于PET膜的对角线上。
[0013]上述任一项技术方案中，进一步地，高反低透频率选择吸收超表面与反射超表面之间的距离，由高反低透频率选择吸收超表面的背向反射相位与反射超表面的反射相位确定，距离的计算公式为：
[0014][0015]式中，为高反低透频率选择吸收超表面的背向反射相位，为反射超表面的反射相位，H为高反低透频率选择吸收超表面与反射超表面之间的距离，N为周期参数，λ为工作频率处的波长。
[0016]上述任一项技术方案中，进一步地，反射单元的边长与高反低透频率选择吸收超表面单元的边长相同，反射单元由依次设置的十字形金属结构、第三介质板以及金属背板组成，十字形金属结构和金属背板设置于第三介质板的中心位置处。
[0017]本申请第二方面的技术方案是：提供了一种低雷达散射横截面谐振腔天线的制备方法，该制备方法用于制备谐振腔天线，谐振腔天线包括高反低透频率选择吸收超表面、反射超表面以及馈源喇叭，制备方法包括：步骤1，根据预设工作频率，确定高反低透频率选择吸收超表面的结构参数，其中，高反低透频率选择吸收超表面由多个等间距周期延拓排列的高反低透频率选择吸收超表面单元组成；步骤2，根据预设反射频段，确定反射超表面的结构参数。
[0018]上述任一项技术方案中，进一步地，制备方法还包括：
[0019]步骤3，高反低透频率选择吸收超表面与反射超表面之间的距离，距离的计算公式为：
[0020][0021]式中，为高反低透频率选择吸收超表面的背向反射相位，为反射超表面的反射相位，H为高反低透频率选择吸收超表面与反射超表面之间的距离，N为周期参数，λ为工作频率处的波长。
[0022]上述任一项技术方案中，进一步地，高反低透频率选择吸收超表面单元中依次设置有PET膜、第一介质板、均匀金属圆环、第二介质板以及正方形金属贴片，
[0023]均匀金属圆环用于反射预设工作频率范围内的电磁波，均匀金属圆环的谐振频率的计算公式为：
[0024][0025]式中，f为均匀金属圆环的谐振频率，L
s
为均匀金属圆环的等效电感，C
s
为均匀金属圆环与正方形金属贴片之间的等效电容。
[0026]本申请的有益效果是：
[0027]本申请中的技术方案，利用多个等间距周期延拓排列的高反低透频率选择吸收超表面单元和反射单元，分别组成高反低透频率选择吸收超表面、反射超表面，并调整两者之间的间距，结合馈源喇叭，组成F
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P谐振腔天线，以对接收到的频率为预设工作频率(12GHz)的电磁波进行辐射，从而大幅度的提高天线辐射增益，并对预设工作频率两侧频段的电磁波进行吸收。相比于传统F
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P谐振腔天线，该本申请中的F
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P谐振腔天线能够同时满足低剖面、高增益和低RCS特性，解决了因采用F
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P谐振腔天线而导致的被探测目标RCS较大的问题，并降低被探测目标被雷达探测的可能。
[0028]在本申请的优选实现方式中，还对高反低透频率选择吸收超表面单元和反射单元进行了结构设计，利用ITO电阻膜进行电磁波吸波，降低了高反低透频率选择吸收超表面的加工难度，减少了制作成本；通过测试，本申请中的F...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低雷达散射横截面谐振腔天线，其特征在于，该谐振腔天线包括：高反低透频率选择吸收超表面(1)、反射超表面(2)以及馈源喇叭(3)；所述高反低透频率选择吸收超表面(1)由多个等间距周期延拓排列的高反低透频率选择吸收超表面单元(11)组成；所述反射超表面(2)设置于所述高反低透频率选择吸收超表面(1)的下方，所述反射超表面(2)由多个等间距周期延拓排列的反射单元(21)组成，所述反射超表面(2)的中心位置处设置有安装通孔，其中，所述反射单元(21)的排列周期与所述高反低透频率选择吸收超表面单元(11)的排列周期相同；所述馈源喇叭(3)安装在所述安装通孔内，所述馈源喇叭(3)的口径面与所述反射超表面(2)的上表面平齐，其中，馈源喇叭(3)为圆极化喇叭。2.如权利要求1所述的低雷达散射横截面谐振腔天线，其特征在于，所述高反低透频率选择吸收超表面单元(11)具体包括：PET膜，均匀金属圆环，正方形金属贴片，第一介质板以及第二介质板；所述PET膜为正方形，所述PET膜的上方设置有圆环状ITO电阻膜，所述PET膜的下方设置有所述第一介质板；所述均匀金属圆环设置于所述第一介质板的下方，所述均匀金属圆环的圆心与所述PET膜的集合中心处，所述均匀金属圆环的下方设置有所述第二介质板，其中，所述均匀金属圆环的谐振频率与入射电磁波频率相等；所述正方形金属贴片设置于所述第二介质板的下方，所述正方形金属贴片为不连续的正方形金属贴片，所述正方形金属贴片的尺寸小于所述高反低透频率选择吸收超表面单元(11)的尺寸。3.如权利要求2所述的低雷达散射横截面谐振腔天线，其特征在于，所述均匀金属圆环的谐振频率的计算公式为：式中，f为所述均匀金属圆环的谐振频率，L
s
为所述均匀金属圆环的等效电感，C
s
为所述均匀金属圆环与所述正方形金属贴片之间的等效电容。4.如权利要求2所述的低雷达散射横截面谐振腔天线，其特征在于，所述圆环状ITO电阻膜上设置有4个大小相同的开口，所述开口位于所述PET膜的对角线上。5.如权利要求1所述的低雷达散射横截面谐振腔天线，其特征在于，所述高反低透频率选择吸收超表面(1)与所述反射超表面(2)之间的距离，由所述高反低透频率选择吸收超...

【专利技术属性】
技术研发人员：许河秀，王少杰，王朝辉，王明照，王彦朝，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：