《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于復(fù)合修形技術(shù)的低雷達(dá)散射截面微帶天線
電子技術(shù)應(yīng)用
張甲楷1，2，鄭昱2，陳劍2，徐偉2，宗耀2
1.西安交通大學(xué) 電信學(xué)院；2.西安電子工程研究所
摘要： 設(shè)計(jì)了一款基于復(fù)合修形技術(shù)的低雷達(dá)散射截面（Radar Cross Section， RCS）微帶天線。通過在輻射貼片和金屬底板同時(shí)采用修形技術(shù)，減少天線金屬部分的面積，實(shí)現(xiàn)天線RCS減縮并且維持天線輻射特性。基于復(fù)合修形技術(shù)的微帶天線相比傳統(tǒng)未修形的微帶天線在1~4 GHz頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)天線RCS減縮，最大RCS減縮量為20 dB。對設(shè)計(jì)的低RCS天線進(jìn)行加工并測試，測試結(jié)果驗(yàn)證了仿真分析的正確性。
中圖分類號：TN820.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245378
中文引用格式： 張甲楷，鄭昱，陳劍，等. 基于復(fù)合修形技術(shù)的低雷達(dá)散射截面微帶天線[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(9)：36-41.
英文引用格式： Zhang Jiakai，Zheng Yu，Chen Jian，et al. A low radar cross section microstrip antenna based on a composite reshaping methods[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(9)：36-41.
A low radar cross section microstrip antenna based on a composite reshaping methods
Zhang Jiakai1，2，Zheng Yu2，Chen Jian2，Xu Wei2，Zong Yao2
1.School of Electronic and Information Engineering， Xi’an Jiaotong University； 2.Xi’an Electronic Engineering Research Institute
Abstract： A low Radar Cross Section (RCS) microstrip antenna with composite reshaping technology is designed in this paper. The antenna RCS can be reduced with radiation performance maintained through simultaneously slotting along the patch and subtracting from the metal ground plate due to the area of the metallic part reduced. Compared with the traditional microstrip antenna, the antenna RCS reduction in the frequency band of 1~4 GHz with the maximum RCS reduction of 20 dB can be achieved based on this composite reshaping technology. The prototypes of designed antennas are fabricated and tested, and the test result verifies the correctness of the analysis.
Key words : radar cross section；shaping；microstrip antenna；radiation performance

引言

電磁隱身技術(shù)是指通過控制被探測物體自身的參數(shù)，使其難以被探測雷達(dá)發(fā)現(xiàn)，從而躲避敵方的跟蹤、識別及攻擊的方法。對于要求具有強(qiáng)隱身特性的軍事無線設(shè)備，由設(shè)備中天線產(chǎn)生的電磁散射將極大地影響到設(shè)備的隱身性能[1-5]。天線的散射特性用RCS進(jìn)行表征。傳統(tǒng)的天線RCS減縮方法是通過在天線外部涂敷吸波材料、天線外形設(shè)計(jì)等，這些方法僅能實(shí)現(xiàn)天線帶外RCS減縮，對天線的帶內(nèi)RCS基本無法進(jìn)行減縮。并且天線帶外RCS減縮效果是以犧牲天線輻射特性為代價(jià)的。近年來，隨著天線技術(shù)的發(fā)展，多種天線RCS減縮技術(shù)被研究人員提出，如基于超材料的天線RCS減縮技術(shù)、加載PIN二極管、天線單元旋轉(zhuǎn)法、天線修形技術(shù)等方法 [3-15]。其中，基于超材料的天線RCS減縮技術(shù)近年來較為常見[3-8]。在超材料應(yīng)用于天線RCS縮減技術(shù)的初期，研究人員基本都是采用單一超材料種類與天線相結(jié)合，如基于頻率選擇表面的低RCS天線、基于電磁帶隙結(jié)構(gòu)的低RCS天線等。近年來隨著超表面電磁材料的廣泛研究，多種基于超材料組合使用的方法被提出。如Li等人將超表面和人工磁導(dǎo)體組成的陣列結(jié)構(gòu)加載于兩層介質(zhì)基板中間，所組成的圓極化陣列天線較之于參考天線實(shí)現(xiàn)了天線帶外RCS縮減，最大縮減為14 dB[9]。Jia等人設(shè)計(jì)了一款基于相位梯度超表面和吸波體的Fabry-Perot諧振腔天線，將相位梯度超表面組成的超材料覆層加載于貼片天線上方，實(shí)現(xiàn)了天線帶內(nèi)和帶外RCS同時(shí)縮減，帶內(nèi)RCS縮減最大約為24 dB，帶外RCS縮減最大約為18 dB，并且在較寬的頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)天線RCS的縮減[10]。雖然基于超材料的天線RCS減縮技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)天線帶內(nèi)和帶外RCS同時(shí)減縮并且維持天線的輻射特性，但在使用超材料時(shí)通常需要擴(kuò)大天線原有尺寸或者增加天線覆層，不利于當(dāng)前天線小型化、低剖面的工程應(yīng)用需求。因此，如何在維持天線原有外形尺寸厚度的前提下實(shí)現(xiàn)天線RCS減縮并且維持天線輻射特性，仍需進(jìn)一步探索。

鑒于當(dāng)前天線技術(shù)低剖面、小型化、易共形的發(fā)展趨勢，針對當(dāng)前本工程應(yīng)用中在天線空間有限的前提下如何降低天線RCS的問題，本文提出了一種可以在維持天線的外形尺寸及厚度不變的情況下實(shí)現(xiàn)天線RCS縮減的復(fù)合修形技術(shù)。通過同時(shí)沿輻射貼片邊緣和天線金屬底板開槽的方式大幅度減少天線的金屬面積，從而實(shí)現(xiàn)天線RCS減縮。并且所引入的空槽維持了天線原有的輻射特性。


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http://ihrv.cn/resource/share/2000006139


作者信息：

張甲楷1，2，鄭昱2，陳劍2，徐偉2，宗耀2

（1.西安交通大學(xué) 電信學(xué)院，陜西 西安 710049；

2.西安電子工程研究所，陜西 西安 710199）


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