一种超宽带低剖面低散射曲面相控阵天线.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114156627A(43)申请公布日2022.03.08(21)申请号202111270034.9H01Q21/06(2006.01)(22)申请日2021.10.29(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人程钰间孙建旭吴亚飞李诚佳王洪斌樊勇何宗锐李廷军赵明华杨海宁(74)专利代理机构电子科技大学专利中心51203代理人甘茂(51)Int.Cl.H01Q1/08(2006.01)H01Q9/04(2006.01)H01Q19/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称一种超宽带低剖面低散射曲面相控阵天线(57)摘要本发明属于天线工程技术领域，具体提供一种超宽带低剖面低散射曲面相控阵天线，用以针对隐身平台中超宽带天线带宽拓展、天线与散射缩减结构低剖面集成、超宽带低散射天线曲面化设计等问题。本发明提出对入射电磁波的反射电磁波幅度相同、相位差180°的相对0°相位响应天线单元与相对180°相位响应天线单元，通过两种天线单元的交错排布实现对目标载体的RCS缩减能力、提升天线的辐射极化纯度；同时，通过改进天线单元馈电结构使得天线阵具备超宽带阻抗匹配能力，实现覆盖S波段、C波段、X波段、Ku波段(160％相对带宽)的2～18GHz超宽带相控阵天线设计，且具有低剖面、低散射的优点。CN114156627ACN114156627A权利要求书1/2页1.一种超宽带低剖面低散射曲面相控阵天线，包括：呈交错排布的若干个相对0°相位响应天线单元与若干个相对180°相位响应天线单元；其中，相对0°相位响应天线单元与相对180°相位响应天线单元具有相同尺寸、均包括横向上层介质板(1)、横向中层介质板(2)、纵向馈电结构(3)、横向下层金属地板(4)及标准SSMP连接器(5)，所述横向上层介质板、横向中层介质板与横向下层金属地板从上往下依次分隔设置、且横向中层介质板与横向下层金属地板中间均开设空气窗口，所述纵向馈电结构通过空气窗口与横向下层金属地板、横向中层介质板及横向上层介质板固定连接，所述标准SSMP连接器位于横向下层金属地板下方、通过纵向馈电结构为天线单元馈电；其特征在于，所述相对0°相位响应天线单元还包括相对0°相位响应电磁超表面单元、由第一上层电磁超表面结构(11)与第一中层电磁超表面结构(21)构成，所述第一上层电磁超表面结构(11)为位于横向上层介质板上表面的M1×N1的矩形金属贴片阵列，所述第一中层电磁超表面结构(21)为位于横向中层介质板上表面的空气介质；所述相对180°相位响应天线单元还包括相对180°相位响应电磁超表面单元、由第二上层电磁超表面结构(12)与第二中层电磁超表面结构(22)构成，所述第二上层电磁超表面结构(12)为位于横向上层介质板上表面的M2×N2的矩形金属贴片阵列，所述第二中层电磁超表面结构(22)为位于横向中层介质板上表面的M3×N3的矩形金属贴片阵列；所有相对0°相位响应天线单元与相对180°相位响应天线单元共用横向上层介质板(1)、横向中层介质板(2)与横向下层金属地板(4)，形成可弯曲的相控阵天线。2.按权利要求1所述超宽带低剖面低散射曲面相控阵天线，其特征在于，所述相对0°相位响应天线单元与相对180°相位响应天线单元采用相同纵向馈电结构，所述纵向馈电结构包括依次层叠设置的下层金属层(33)、下层介质层(35)、中层金属层(32)、上层介质层(34)、上层金属层(31)；所述下层金属层、下层介质层、中层金属层、上层介质层与上层金属层均开设空气槽，标准SSMP连接器(5)插入空气槽中，馈入信号经过上层金属层的共面波导结构(314)后、通过第一信号通孔(36)传输至中层金属层的带状线结构(323)，再耦合至馈电结构外导体(315与335)，再由第二信号通孔(37)馈入中层金属层的偶极子辐射体(322)，最后经偶极子辐射体(322)及其寄生辐射体(321)耦合至电磁超表面单元，所述偶极子辐射体(322)位于上层电磁超表面结构与中层电磁超表面结构下方、寄生辐射体(321)位于上层电磁超表面结构与中层电磁超表面结构之间。3.按权利要求2所述超宽带低剖面低散射曲面相控阵天线，其特征在于，所述纵向馈电结构中还包括交指形结构(312与332)、短路金属带结构(313与333)与宽度渐变双线结构(334)，所述交指形结构(312与332)分别上下对应设置于上层金属层与下层金属层中、均由馈电结构外导体(315与335)引出的U形枝节与金属耦合片结构(311与331)引出的I形枝节组成，其中，I形枝节对插入U型枝节缝隙内；所述短路金属带结构(313与333)分别上