CN210052844U - 一种低rcs菱形共形圆极化微带天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种低RCS菱形共形圆极化微带天线，包括：辐射贴片、介质基板、环状的金属贴片、馈电结构和馈电探针；介质基板上表面中心位置印刷辐射贴片，辐射贴片边缘外分布金属贴片，介质基板下方表面固定馈电结构，两根馈电探针贯穿介质基板，上端连接辐射贴片，下端与馈电结构相连；两根馈电探针之间设置一个金属化接地孔A，辐射贴片中心有四个金属化通孔B。沿着金属贴片一圈均匀设有若干接地金属化过孔。本实用新型的优点是具有低剖面、风阻小、易于实现与载体共形等特点的基础上采用菱形辐射贴片，有效降低天线在特定角度下的雷达散射截面(RCS)，适合应用于有低RCS需求的飞行器上。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，特别涉及一种低RCS(雷达散射截面)菱形共形圆极化微带天线。
背景技术
自从上个世纪70年代首个微带天线问世之后，许多学者和科研人员对微带天线展开了大量深入的探索和研究。如今，微带天线在各个行业和领域内工作在 10MHz-100GHz的频段上。微带天线的优势有低剖面、雷达散射截面小、低成本并可制成多功能、可共形等，可集成到无线电设备内部，可用于室内，也可用于室外，其尺寸可大可小。基于微带天线低剖面易共形雷达散射截面小的特性，特别适合应用于对低散射截面(RCS)要求较高的设备当中，如飞行器，舰船等，天线在低可见平台中作为强散射源，对其隐身方面的研究引起越来越广泛的关注，不同于普通的散射目标，天线是一个电磁场辐射体,在降低雷达截面的同时必须保证自身正常工作，由于这种特殊性，在实际的低雷达散射截面设计中，需要在辐射性能和低雷达散射截面设计目标之间进行折中。
现今微带天线常采用的辐射结构为矩形或者圆形，这种结构拥有较好的圆极化轴比性能，但应用在需要低RCS平台上时，这种结构有较强的结构散射，不利于天线的低RCS设计，同时也无法与载体共形。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的缺陷，提供了一种低RCS菱形共形圆极化微带天线，解决了现有技术存在的缺陷。
本实用新型采取的技术方案如下：
一种低RCS菱形共形圆极化微带天线，包括：辐射贴片1、介质基板2、金属贴片3、馈电结构4和馈电探针6；
介质基板2上表面中心位置印刷辐射贴片1，辐射贴片1边缘外分布环状的金属贴片3，金属贴片3的内边缘与辐射贴片1外边缘形状相同，介质基板2下方表面固定馈电结构4，两根馈电探针6贯穿介质基板2，馈电探针6上端连接辐射贴片1，下端与馈电结构4相连；
两根馈电探针6之间设置一个穿过介质基板2直径1.2mm的金属化接地孔A5，辐射贴片1中心有4个穿过介质基板2直径0.6mm的金属化通孔B7。
沿着金属贴片3一圈均匀设有若干贯穿介质基板2的接地金属化过孔8，接地金属化过孔8下端与馈电结构4的上表面连接。
进一步地，所述介质基板2由陶瓷聚四氟乙烯复合材料制成，相对介电常数为16，外形为锐角角度为81°的菱形。
进一步地，内辐射贴片1为锐角83°的菱形，同时辐射贴片1四条边中部延伸出有锐角为83°的平行四边形枝节。
进一步地，金属贴片3内边缘为与辐射贴片1形状相同的菱形环壮，金属贴片3内边缘与辐射贴片1外边缘间距为2mm，金属贴片3外边缘与介质基板2上表面外边缘尺寸相同。
进一步地，馈电结构4由带状线电桥功分器网络构成，采用馈电探针6馈电，使二根馈电探针6形成90°相位差。
与现有技术相比本实用新型的优点在于：
(1)天线外形与辐射结构设计为菱形，有效缩减来波方向上雷达散射截面。
(2)实现较高天线低仰角增益指标。
附图说明
图1为本实用新型实施例天线整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例天线俯视结构示意图；
图3为本实用新型实施例侧面结构示意图；
图4为本实用新型实施例反射系数仿真图；
图5为本实用新型实施例天线在谐振频点1268MHZ的E面方向图；
图6为本实用新型实施例天线在谐振频点1268MHZ的H面方向图；
图7为本实用新型实施例天线在谐振频点1268MHZ的3D辐射方向图；
图8为本实用新型实施例天线的单站雷达散射截面仿真结果图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图并列举实施例，对本实用新型做进一步详细说明。
如图1至3所示，一种低RCS菱形共形圆极化微带天线，包括：辐射贴片1、介质基板2、环状的金属贴片3、馈电结构4和馈电探针6；
介质基板2上表面中心位置印刷辐射贴片1，辐射贴片1边缘外分布金属贴片3，金属贴片3的内边缘与辐射贴片1外边缘形状相同，介质基板2下方表面固定馈电结构4，两根馈电探针6贯穿介质基板2，馈电探针6上端连接辐射贴片 1，下端与馈电结构4相连；
两根馈电探针6之间设置一个穿过介质基板2直径1.2mm的金属化接地孔A5 以调节两个馈电探针6间的隔离度，辐射贴片1中心有4个穿过介质基板2直径 0.6mm的金属化通孔B7以调节辐射贴片横纵向电流距离比，它们共同起到的作用是改变天线表面电流的流向，使天线能达到50欧姆阻抗匹配，为本例能实现菱形辐射贴片圆极化辐射工作的关键。
沿着金属贴片3一圈均匀设有若干贯穿介质基板2的接地金属化过孔8，接地金属化过孔8下端与馈电结构4的上表面连接，该结构等效于将天线侧壁金属化，使金属贴片3与接地金属化过孔形成一个金属腔结构。金属腔结构的作用等效于放大天线的反射面，可有效提高天线低仰角增益指标，同时金属腔使辐射贴片与反射面之间缝隙缩小，有利于缩减天线RCS。
所述介质基板2由陶瓷聚四氟乙烯复合材料制成，相对介电常数为16，外形为锐角角度为81°的菱形。
内辐射贴片1为锐角83°的菱形，同时辐射贴片1四条边中间有锐角为83°的平行四边形枝节。
金属贴片3内边缘为与辐射贴片1形状相同的菱形环壮，金属贴片3内边缘与辐射贴片1外边缘间距为2mm，金属贴片3外边缘与介质基板2上表面外边缘尺寸相同。
馈电结构4由带状线电桥功分器网络构成，采用馈电探针6馈电，使二根馈电探针6形成90°相位差，本例天线设计为右旋，即馈电探针顺时针旋转依次相位为0°,90°。
本实施例使用高频仿真软件HFSS13对天线进行仿真，通过对天线进行建模与尺寸的微调进行优化仿真，使天线具有良好的阻抗匹配，进而得到预期的性能效果。
如图4所示，该天线的反射系数和常见的微带天线一致，并未因辐射结构外形变化而产生恶化。
如图5和6所示，该天线1268MHZ法向增益4.6dB，在PHI0，PHI90度时半功率波瓣宽度均大于100度。
如图7所示，可以看到该天线具有极佳的增益不圆度。
如图8所示，可以看到天线在PHI65°-PHI115°即菱形天线的锐角方向单站雷达散射截面值低于-28dB，说明该天线在锐角方向有较好的降低RCS的作用。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的实施方法，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种低RCS菱形共形圆极化微带天线，其特征在于，包括：辐射贴片(1)、介质基板(2)、金属贴片(3)、馈电结构(4)和馈电探针(6)；
介质基板(2)上表面中心位置印刷辐射贴片(1)，辐射贴片(1)边缘外分布环状的金属贴片(3)，金属贴片(3)的内边缘与辐射贴片(1)外边缘形状相同，介质基板(2)下方表面固定馈电结构(4)，两根馈电探针(6)贯穿介质基板(2)，馈电探针(6)上端连接辐射贴片(1)，下端与馈电结构(4)相连；
两根馈电探针(6)之间设置一个穿过介质基板(2)直径1.2mm的金属化接地孔A(5)，辐射贴片(1)中心有(4)个穿过介质基板(2)直径0.6mm的金属化通孔B(7)；
沿着金属贴片(3)一圈均匀设有若干贯穿介质基板(2)的接地金属化过孔(8)，接地金属化过孔(8)下端与馈电结构(4)的上表面连接。
2.根据权利要求1所述的一种低RCS菱形共形圆极化微带天线，其特征在于：所述介质基板(2)由陶瓷聚四氟乙烯复合材料制成，相对介电常数为(16)，外形为锐角角度为81°的菱形。
3.根据权利要求1所述的一种低RCS菱形共形圆极化微带天线，其特征在于：内辐射贴片(1)为锐角83°的菱形，同时辐射贴片(1)四条边中部延伸出有锐角为83°的平行四边形枝节。
4.根据权利要求1所述的一种低RCS菱形共形圆极化微带天线，其特征在于：金属贴片(3)内边缘为与辐射贴片(1)形状相同的菱形环壮，金属贴片(3)内边缘与辐射贴片(1)外边缘间距为2mm，金属贴片(3)外边缘与介质基板(2)上表面外边缘尺寸相同。
5.根据权利要求1所述的一种低RCS菱形共形圆极化微带天线，其特征在于：馈电结构(4)由带状线电桥功分器网络构成，采用馈电探针(6)馈电，使二根馈电探针(6)形成90°相位差。
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Denomination of utility model: A low RCS rhombic conformal circularly polarized microstrip antenna Effective date of registration: 20211224 Granted publication date: 20200211 Pledgee: The Agricultural Bank of Chengdu branch of Limited by Share Ltd. Chinese Sichuan Pledgor: CHENGDU BEIDOU ANTENNA ENGINEERING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021990001200 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230717 Granted publication date: 20200211 Pledgee: The Agricultural Bank of Chengdu branch of Limited by Share Ltd. Chinese Sichuan Pledgor: CHENGDU BEIDOU ANTENNA ENGINEERING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2021990001200 |
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