[发明专利]一种高增益低雷达截面的法布里-珀罗天线

说明书

本发明提出了一种高增益低雷达截面的法布里‑珀罗天线，通过采用三层天线覆层设计的方式，使其在具有比传统微带天线更好的辐射特性的前提下，具有比传统微带天线更低的雷达截面；本发明包括天线辐射体、馈电结构、金属地板，印制在第一介质基板上、下表面的第一吸波覆层、第二反射覆层和印制在第二介质基板下表面的第三反射覆层；第一吸波覆层由N×N个相同结构周期性排列的正方形吸波单元组成，第二反射覆层和第三反射覆层分别由N×N个相同结构周期性排列的正方形金属环贴片和和正方形金属贴片单元构成。本发明解决了现有技术中带内雷达截面减缩效果差的技术问题，极大提高了天线的增益，适用于需要低可观测特性的导弹雷达和卫星通信领域。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种高增益、低雷达截面法布里-珀罗天线，可适用于低可观测特性的通信天线和导弹天线。

背景技术

在传统的通信领域中，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之一，天线是该系统中核心的部分，而辐射特性是衡量天线优劣的主要指标。随着天线被越来越多地应用在飞机、导弹、船舰等军事领域，人们对天线散射特性的要求也越来越高。而提高散射特性的关键在于如何缩减雷达散射截面，而雷达散射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。

天线是一种散射体，它的散射包括两部分：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。

雷达散射截面的具体减缩方案可以分为如下几种，首先，将天线整体结构进行改进，通过将入射的电磁波散射到非威胁方向并实现宽带雷达截面的减缩，但是用这种减缩办法通常带来的减缩效果并不十分明显。其次，可以通过使用周期性结构，如频率选择表面，人造磁导体或偏振旋转表面来获得天线RCS减少。但是，这些方法只能保持天线辐射增益不变或者导致增益恶化。此外，周期性结构通常增加天线尺寸而没有增益增强，这会导致相对低的孔径效率。人们在天线上层覆盖一层吸波超材料，通过将吸波超材料放置在天线的顶层上，入射的电磁波可以被吸波超材料吸收，进而减缩天线雷达截面。然而，这些天线中使用的吸波材料通常在天线工作频带外工作，并获得高增益，但是工作频带内的雷达散射截面不能降低。

例如，西安中电科西电科大雷达技术协同创新研究院有限公司，在其申请的名称为“一种超宽带低雷达截面的微带天线”(申请号201710727439.8，申请公布号CN107579346 A)的专利申请文件中，公开了一种基于极化转换表面的微带天线。包括介质基板、金属地板、极化转换表面、辐射单元和同轴接头；金属地板印制在介质基板的下表面，极化转换表面印制在介质基板的上表面，介质基板的上侧中心位置设置有矩形腔体，该腔体上方设置有与同轴接头输出端固定的辐射单元，极化转换表面由四个极化转换单元组组成，每个极化转换单元组包含若干个递减分形单元，相邻极化转换单元组中的递减分形单元的排列方向相差90°。但是该发明在14GHz处的峰值增益仅为 7.13dBi，天线增益较差。