中文引用格式: 劉豐銘,汪敏,王杰傳,等. 一種低剖面低RCS磁電偶極子天線陣列的設(shè)計[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2024,50(9):31-35.
英文引用格式: Liu Fengming,Wang Min,Wang Jiechuan,et al. The design of a low profile and low RCS magneto-electric dipole antenna array[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(9):31-35.
引言
近年來,機載平臺的雷達散射截面(Radar Cross Section,RCS)縮減問題引起了廣泛關(guān)注[1]。在特定頻譜、入射角范圍和極化條件下降低RCS對機載天線陣列的研發(fā)提出了新的挑戰(zhàn),這一要求在保持其輻射性能的前提下顯得尤為重要。
當(dāng)前正在研究多種技術(shù)來降低天線的RCS。例如,超表面在減少RCS方面受到了廣泛關(guān)注,由于其在調(diào)控電磁波的幅度、相位和極化方面具有特性。用于減少RCS的典型超表面包括人造磁導(dǎo)體(Artificial Magnetic Conductor,AMC)[2-3]、頻率選擇表面(Frequency Selective Surface,F(xiàn)SS)[4]、電磁帶隙(Electromagnetic Band-Gap,EBG)[5]等諸多結(jié)構(gòu)。然而,加載超表面會在現(xiàn)有天線陣列中引入額外的結(jié)構(gòu),增加天線剖面的同時降低了其增益或阻抗帶寬,過高的剖面會增大風(fēng)阻,不利于與載體的集成,增益和帶寬的損失也會對天線性能指標(biāo)提出更嚴(yán)苛的要求。
因此,迫切需要不影響天線輻射特性的RCS縮減技術(shù)。基于基片集成波導(dǎo)(Substrate Integrated Waveguide,SIW)的磁電偶極子天線展現(xiàn)出一系列優(yōu)勢,包括低剖面、易加工、饋電簡便、交叉極化低、寬帶特性和穩(wěn)定的增益。然而,目前已有的磁電偶極子天線RCS縮減技術(shù)主要采用疊加超表面的方式[6],或從單個天線單元的角度進行開發(fā),尚未利用磁電偶極子陣列本身實現(xiàn)陣列級別上的RCS縮減技術(shù)。
Gou等人針對剖面較高的Vivaldi天線陣列,提出在單元上構(gòu)造不同的電流路徑,實現(xiàn)兩種輻射性能相近、散射相位相差180°的Vivaldi天線單元,利用兩種單元棋盤式布陣引入陣列級散射抵消,從而實現(xiàn)低散射(包括單站和雙站RCS)和高輻射性能[7]。采用這種方法的陣列具有更為簡單的結(jié)構(gòu),為機載天線及其陣列的隱身需求提供了一種新的解決方案。然而,該方法所應(yīng)用的天線存在剖面過高和輻射特性不穩(wěn)定的問題。
針對上述問題,本文首先從輻射散射聯(lián)合特性的角度研究天線單元的諧振特性,通過周期邊界仿真構(gòu)造出具有相同輻射性能和180°散射相差不同單元。其次,在主極化方向采用相同單元和SIW差分饋電構(gòu)造寬帶匹配的子陣,帶內(nèi)良好匹配實現(xiàn)對主極化來波的低散射;通過將子陣鏡像布陣實現(xiàn)對于交叉極化來波的散射相消,有效縮減RCS的同時兼顧了穩(wěn)定的增益輻射。
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作者信息:
劉豐銘1,2,汪敏1,2,王杰傳1,2,吳昊1,2,吳文1,2
(1.南京理工大學(xué) 電子工程與光電技術(shù)學(xué)院,江蘇 南京 210094;
2.近程射頻感知芯片與微系統(tǒng)教育部重點實驗室,江蘇 南京 210094)