CN216671925U - 一种双频、低剖面及低rcs圆极化相控阵天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双频、低剖面及低RCS圆极化相控阵天线，涉及天线技术领域，包括第一介质基板，所述第一介质基板上表面排列设置有多个正方形金属辐射贴片单元，所述第一介质基板下表面设置有金属接地板,所述金属辐射贴片单元中心对称设置有圆弧形蚀刻槽,本实用新型实现了天线的圆极化辐射和双频带工作特性，简化了传统多频天线所特有的复杂结构形式，具有生产成本低、加工制备简单等优点。此外，本实用新型通过顺序旋转馈电技术设计了相控阵列天线，使各阵元模块散射场无法相干叠加或反射至无威胁角，以此来降低雷达散射截面。该低散射圆极化阵列天线可作为低散射平台的通信、雷达、电子对抗及遥感应用场景的最佳选择。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种双频、低剖面及低RCS圆极化相控阵天线。
背景技术
天线是各种无线通信系统不可或缺的终端设备，只有满足正常的收发信号工作状态才能保证设备的正常运行，所以只有保证处于复杂电磁环境中的天线能够有效地收发电磁波，而辐射特性是衡量天线性能的重要指标。因此对于低散射要求的通信平台而言，往往要求外置的天线同时具有良好的散射特性，即用来衡量雷达散射特性的物理量为雷达散射截面。天线作为一类重要的雷达散射体，其散射特性有两部分构成：一是与天线负载情况无关的结构模式项散射场(电磁波照射在天线上产生的感应电流二次辐射引起的散射场，其主要与天线的结构形态有关)；二是随天线的负载情况变化的天线结构模式项散射场，是由于天线端口与负载的不匹配而反射的功率引起的散射场。因此，在确保天线性能的情况下研究具有散射抑制特性的天线具有重要的意义。
此外，双频段、圆极化具有抗多径效应以及抑制雨雾的极化效应性能，满足极端恶劣天气情况下良好的电磁波传播特性。电子对抗中圆极化天线还具有干扰、探测敌方的各种极化方式的无线电波的特性。同时，剧烈摆动或滚动的飞行器上，装置圆极化天线可以在任意状态下接收到信息。因此，双频段、圆极化天线在侦查、干扰、探测、通信、遥测和天文等领域有着广泛的应用前景。
对于圆极化天线而言，通常采用微带天线或者喇叭天线，传统的微带天线具有低剖面、重量轻以及易于集成等优点，但是带宽较窄，无法实现多频率工作；虽然传统的多层微带天线能够满足多频率工作特性，但是由于其复杂的结构形式，不易与通信系统实现集成化连接。因此，一种具有双频、低剖面及低RCS等特性的圆极化相控阵天线成为当前研究的重点和难点
实用新型内容
本实用新型的目的是为了针对上述已有技术存在的缺陷，提出了双频段、低剖面以及低雷达散射截面(RCS)的圆极化微带阵列天线，旨在保证具备良好的电性能的同时，实现相控阵天线的雷达散射截面(RCS)的减缩。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种双频、低剖面及低RCS圆极化相控阵天线，包括第一介质基板，所述第一介质基板上表面排列设置有多个正方形金属辐射贴片单元，所述第一介质基板下表面设置有金属接地板、所述金属辐射贴片单元中心对称设置有圆弧形蚀刻槽,所述金属辐射贴片单元中心对称分布的十字架蚀刻槽，四个所述金属辐射贴片单元均配套设置馈电网络，四个所述金属辐射贴片单元和馈电网络形成模块组，所述馈电网络中心处设置有圆形馈电焊盘；
所述第一介质基板上方设置有第二介质基板，所述第二介质基板上表面对称设置第一有相控调节单元和第二有相控调节单元，所述第一有相控调节单元和第二有相控调节单元上表面均设置有多个弧形贴片和十字形贴片。
优选的，所述模块组采用的是等间距、均匀分布的金石辐射贴片构成的模块组，所述模块组按序度旋转分布，形成具有低RCS的相控阵天线。
优选的，所述圆弧形蚀刻槽是中心对称的圆弧形蚀刻槽；所述十字架蚀刻槽为一对不等长度、中心分布的十字槽型结构，且位于圆弧形蚀刻槽的内部。
优选的，所述弧形贴片是中心对称的圆弧形金属贴片；所述十字形贴片为一对不等长度、中心分布的十字槽型结构，嵌于弧形贴片的内部。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于，
本实用新型通过在传统微带天线单元上进行超表面结构蚀刻处理，实现了天线的圆极化辐射和双频带工作特性，简化了传统多频天线所特有的复杂结构形式，具有生产成本低、加工制备简单等优点。此外，本实用新型通过顺序旋转馈电技术设计了相控阵列天线，使各阵元模块散射场无法相干叠加或反射至无威胁角，以此来降低雷达散射截面。该低散射圆极化阵列天线可作为低散射平台的通信、雷达、电子对抗及遥感应用场景的最佳选择。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型的微带贴片天线的结构示意图；
图3本实用新型微带天线S参数示意图；
图4是本实用新型棋盘式相位调控单元相位示意图。
图例说明：101、第一介质基板；102、金属辐射贴片单元；103、金属接地板；104、形蚀刻槽；105、十字架蚀刻槽；106、馈电网络；107、模块组；108、馈电焊盘；201、第二介质基板；202、弧形贴片；203、十字形贴片；204、第一有相控调节单元；205、第二有相控调节单元。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，如图1-4所示，一种双频、低剖面及低RCS圆极化相控阵天线，包括第一介质基板101，第一介质基板101上表面排列设置有多个正方形金属辐射贴片单元102，第一介质基板101下表面设置有金属接地板103,金属辐射贴片单元102中心对称设置有圆弧形蚀刻槽104,金属辐射贴片单元102中心对称分布的十字架蚀刻槽105，四个金属辐射贴片单元102均配套设置馈电网络106，四个金属辐射贴片单元102和馈电网络106形成模块组107，馈电网络106中心处设置有圆形馈电焊盘108；第一介质基板101上方设置有第二介质基板201，第二介质基板201上表面对称设置第一有相控调节单元204和第二有相控调节单元205，第一有相控调节单元204和第二有相控调节单元205上表面均设置有多个弧形贴片202和十字形贴片203，模块组107采用的是等间距、均匀分布的金石辐射贴片构成的模块组，模块组107按序90度旋转分布，形成具有低RCS的相控阵天线，圆弧形蚀刻槽104是中心对称的圆弧形蚀刻槽；十字架蚀刻槽105为一对不等长度、中心分布的十字槽型结构，且位于圆弧形蚀刻槽104的内部，弧形贴片202是中心对称的圆弧形金属贴片；十字形贴片203为一对不等长度、中心分布的十字槽型结构，嵌于弧形贴片202的内部。
其整个实施例1达到的效果为，第一介质基板101的尺寸为70mm×70mm×2mm，相对介电常数为2.65，该介质基板设置有用于馈电焊盘108，并且此处开有通孔，用于与馈电网络的连接；金属辐射贴片单元102为矩形结构，设置于介质基板101上表面；的金属接地板103与第一介质基板101具有相同的平面尺寸，且设置于第一介质基板101的下表面；超表面蚀刻槽104为一对中心对称的弧形蚀刻槽，设置于金属辐射贴片单元102表面；十字架蚀刻槽105为两条长度不等且十字交叉的十字槽，按照对角分布结构设置于金属辐射贴片单元102表面；馈电网络106通过调节各部分枝节的长度以及宽度实现不等功率、不等相位的加权馈电；模块组107是由四个相同的金属辐射贴片单元102，排布方式为等间距均匀分布；的模块组107按照中心对称分布构成双频、低剖面及低RCS圆极化相控阵天线；馈电焊盘108为设置于馈电网络106中心地带的圆形金属盘，通过中心的通孔与外部馈电网络连接；上介质基板201设置于介质基板101的上方，且具有相同的平面尺寸；弧形贴片202印刷于上介质基板上表面；十字交叉贴片203印刷于介质基板上表面，且嵌于户型贴片内部；第一相控调控单元204和第二相控调控单元205是由多个弧形贴片和十字交叉贴片构成。
工作原理，本实用新型的一种双频、低剖面及低RCS圆极化相控阵天线，采用相位调控单元对电磁波进行调控，当相位调控单元具有高透射性时，通过对馈电网络的调整，可以使阵列天线具有良好的辐射性能；为了使该阵列天线的反射电场幅度相等、相位相差180°，选用两种不同尺寸的相位调控单元进行棋盘排布，实现阵列天线的辐射散射一体化设计。
本实用新型的技术效果可通过仿真实验进一步说明：
1、仿真内容：
1.1利用商业仿真软件ANSYS对本实用新型在7.5GHz以及14GHz处的S参数进行仿真计算，结果如图3所示。
1.2利用商业仿真软件ANSYS对本实用新型相控调控相位进行仿真计算，结果如图4所示，为仿真相位图，其工作频带内具有180度的相位差。
3、仿真结果分析：
以上仿真结果说明，本实用新型具有良好的辐射特性，同时很大程度地缩减了带内雷达散射截面，即提高了散射特性。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种双频、低剖面及低RCS圆极化相控阵天线，包括第一介质基板(101)，其特征在于：所述第一介质基板(101)上表面排列设置有多个正方形金属辐射贴片单元(102)，所述第一介质基板(101)下表面设置有金属接地板(103),所述金属辐射贴片单元(102)中心对称设置有圆弧形蚀刻槽(104),所述金属辐射贴片单元(102)中心对称分布的十字架蚀刻槽(105)，四个所述金属辐射贴片单元(102)均配套设置馈电网络(106)，四个所述金属辐射贴片单元(102)和馈电网络(106)形成模块组(107)，所述馈电网络(106)中心处设置有圆形馈电焊盘(108)；
所述第一介质基板(101)上方设置有第二介质基板(201)，所述第二介质基板(201)上表面对称设置第一有相控调节单元(204)和第二有相控调节单元(205)，所述第一有相控调节单元(204)和第二有相控调节单元(205)上表面均设置有多个弧形贴片(202)和十字形贴片(203)。
2.根据权利要求1所述的双频、低剖面及低RCS圆极化相控阵天线，其特征在于：所述模块组(107)采用的是等间距、均匀分布的金石辐射贴片构成的模块组，所述模块组(107)按序90度旋转分布，形成具有低RCS的相控阵天线。
3.根据权利要求1所述的双频、低剖面及低RCS圆极化相控阵天线，其特征在于：所述圆弧形蚀刻槽(104)是中心对称的圆弧形蚀刻槽；所述十字架蚀刻槽(105)为一对不等长度、中心分布的十字槽型结构，且位于圆弧形蚀刻槽(104)的内部。
4.根据权利要求1所述的双频、低剖面及低RCS圆极化相控阵天线，其特征在于：所述弧形贴片(202)是中心对称的圆弧形金属贴片；所述十字形贴片(203)为一对不等长度、中心分布的十字槽型结构，嵌于弧形贴片(202)的内部。
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