[发明专利]基于编码超表面的宽带低散射微带阵列天线

说明书

本发明提出了一种基于编码超表面的宽带低散射微带阵列天线，包括自上而下排布且互不接触的正方形上层介质板、中层介质板和下层介质板，上层介质板上表面的中心位置印制有周期性排布的M×M个矩形微带辐射贴片，中层介质板上表面印制有编码超表面，下层介质板上表面印制有单输入M²输出的微带馈电网络，下表面印制有金属辐射地板，该微带馈电网络通过贯穿中层介质板和上层介质板的金属探针与矩形微带辐射贴片连接。本发明通过将编码超表面与微带阵列天线高度集成，在保证辐射特性的同时实现了显著的RCS减缩，解决了现有技术中天线RCS减缩带宽窄以及难以兼顾天线辐射和散射性能的技术难题。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种微带阵列天线，具体涉及一种基于编码超表面的宽带低散射微带阵列天线。

背景技术

在如今的通信领域中，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。提高散射特性的关键在于如何缩减雷达截面，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。

天线作为一种特殊的散射体，由于天线系统本身的工作特点，其关键点在于保证其具有正常辐射和接收电磁波的功能前提下，实现其较低的雷达截面特性。因此，在确保天线的辐射性能的同时减小天线RCS已成为迫在眉睫的问题。

微带天线是在带有金属接地板的介质基板上贴加导体薄片而形成的天线，与常规天线相比，微带天线重量轻、体积小、剖面薄、易于加工。阵列天线是由不少于两个天线单元排列并通过适当激励，获得预定辐射特性的天线。根据天线馈电电流、间距、电长度等不同参数构成阵列，以获得所需要的辐射特性，在波束控制、频率扫描、相位控制等方向有广泛应用。

超表面是一种新型的二维人工电磁材料，通过精心设计其单元结构可以使超表面达到调控电磁波的相位、振幅等电磁特性的效果，进而实现许多自然界不存在的电磁行为，由于其控制电磁散射波方面的灵活性，超表面被广泛用于降低天线的RCS。

编码超表面将单元的相位响应与数字位“0”和“1”建立起对应关系，利用反射相位调制的方法使入射电磁波发生漫反射现象从而实现RCS减缩的效果。2018年5月，ChenZhang等人在IEEE Antenna and Wireless Propagation Letters期刊上发表了一篇名为《Low Scattering Microstrip Antenna Array Using Coding Artificial MagneticConductor Ground》的论文，该论文公开了一种使用编码AMC地板的低散射微带阵列天线。文中将所得到具有最佳布局的编码AMC地板取代天线阵列的常规金属地板，实现了阵列天线的RCS减缩，仿真结果表明：加载具有最佳布局的编码AMC地板的天线与参考天线相比，天线的辐射性能未受影响，同时该阵列天线在6-13.4GHz频带(相对带宽为76％)内RCS减缩量仅约为5dB，未能同时实现良好的辐射性能和散射性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提出一种基于编码超表面的宽带低散射微带阵列天线，用以解决现有技术中存在的天线RCS减缩带宽窄以及难以兼顾天线辐射和散射性能的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：