[发明专利]一种用于相控阵天线的RCS缩减方法

说明书

本发明涉及微波天线阵列设计领域，特别涉及一种用于相控阵天线的RCS缩减方法。本发明方法主要包括：设相控阵天线包括N个阵元，则相应具有N个馈电点，将所述的N个馈电点以矩形栅格状规则排布；然后分别将每一个阵元绕其本身的馈电点随机旋转一个角度。本发明的有益效果为，可以在基本不损失阵列辐射性能的情况下大幅缩减阵列RCS；只需阵元随机旋转就可以实现RCS缩减，与传统的采用结构赋形、加载天线罩等措施相比，更容易设计、更容易实现、更易加工、成本更低；同时阵元旋转是绕馈电点旋转，阵元虽不规则却保留了馈电点的规则排列结构，因而基本不会增加加工难度和成本，也方便了阵列天线与后端T/R组件的连接，符合相控阵应用。

技术领域

本发明涉及微波天线阵列设计领域，特别涉及一种用于相控阵天线的RCS缩减方法。

背景技术

相控阵天线是现代飞行器的关键部件之一。一部高性能的相控阵天线，不仅要求有较高的辐射特性，还要求有较低的RCS(Radar Cross-Section,雷达散射截面)特性。目前，已有多种方法可以对相控阵天线工作频带外的RCS进行缩减，而带内缩减(即在保证工作频带内天线辐射性能前提下的RCS缩减)的理论和技术则相对匮乏。

近年来，各国都已将飞行载体的电磁隐身性能作为其最主要性能指标之一。一部好的飞行器，不仅要求具有灵活的机动特性，还应当有较强的隐身特性。目前，基于整形技术和吸波材料技术的载体隐身已取得了长足进步并得到广泛应用，飞行载体自身的散射特性已经能控制得很好，不再是散射的主要来源。然而，一部飞行器上往往要安装多部天线，天线作为有源目标，自身工作时必须保证能正常收发电磁波，不能被遮挡或覆盖，常规的隐身措施(如整形技术、吸波材料技术等)无法简单的在天线隐身中直接应用。若天线暴露在敌方雷达波的照射下，会产生很强的反射回波。因此，作为隐身平台必不可少的射频传感器前端，天线已经成其最重要散射源。

以往人们对天线的RCS缩减研究主要集中在单元天线领域，提出了许多的方法，但对相控阵天线的RCS缩减尚未形成系统的研究。目前缩减单元天线RCS的办法大致有：1、采用分时工作，即仅在天线工作时开机，天线不工作时将其隐藏；2、利用吸波材料吸收入射波能量，从而减小散射能量；3、将天线倾斜放置，使其散射峰值偏离主要观察方向；4、通过改变天线的外形和匹配来降低RCS；5、使用一些新的人工材料做天线罩(如电磁带隙结构EBG、频率选择表面FSS和相位切换屏幕PSS)等。单元天线的RCS缩减技术理论上也适用于阵列天线，不过由于阵列天线体积较大、结构复杂，许多技术实现成本较高或无法实际应用。此外，通过调整阵元布局来实现阵列天线的RCS缩减也是近年来兴起的一种新方法。但由于天线的辐射性能和散射性能往往是一对矛盾体，因此在追求天线的散射性能时，还需要综合考虑天线的辐射性能。然而，目前关于如何在阵列的辐射和散射性能之间取折中，如何将各种RCS控制技术相融合等问题的报道极为有限。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提出一种相控阵天线带内RCS缩减技术。

本发明的技术方案为：一种用于相控阵天线的RCS缩减方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.设相控阵天线包括N个阵元，则相应具有N个馈电点，将所述的N个馈电点以矩形栅格状规则排布；

b.分别将每一个阵元绕其本身的馈电点随机旋转一个角度。

本发明总的技术方案，主要为通过阵元随机旋转的方法实现相控阵天线带内RCS缩减。利用阵元随机旋转产生随机散射相位，使得不同阵元的散射场无法在一个主瓣区域内同相叠加，而是会分散到更广的角度域空间，从而降低阵列天线的RCS。同时，对于辐射情形，通过阵元激励的相位补偿仍可使不同阵元的辐射场在主瓣区域内实现同相叠加，从而基本不会导致阵列天线的辐射性能下降。此外，采用了绕馈电点旋转的随机旋转方法，可以保证馈电点的规则排布，降低了阵列天线的安装难度和加工成本。