本發(fā)明涉及雷達，特別涉及一種基于極化轉(zhuǎn)換超表面的雷達-紅外多頻譜隱身天線。

背景技術(shù)：

1、天線是通信系統(tǒng)中不可缺少的一部分，在軍事領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。但是隨著探測和跟蹤技術(shù)的不斷發(fā)展，作為能量輻射和信號接收的主要實體，天線的隱身技術(shù)變得越來越重要。衡量雷達隱身性能的指標為雷達散射截面積(rcs)，rcs越小表明隱身性能越好。傳統(tǒng)的實現(xiàn)方法多是使用雷達吸波材料或者對天線結(jié)構(gòu)進行整形，但是這勢必會影響到輻射性能。隨著超材料的不斷發(fā)展，人們提出了使用超材料吸波體通過歐姆損耗來消耗電磁波能量從而降低rcs的方法，但有時為避免影響，天線的工作頻段仍需要避開隱身頻段?；陬l率選擇表面的隱身天線罩為rcs縮減提供了一種有前途的解決方案，但是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)不僅增加了插入損耗，且在某些場景中也并不適用。超表面的發(fā)展為改善輻射特性和散射控制提供了新的途徑。基于超表面設(shè)計的電磁帶隙結(jié)構(gòu)、人工磁導(dǎo)體等結(jié)構(gòu)經(jīng)過棋盤狀組陣可以實現(xiàn)良好的雷達隱身。其中，極化轉(zhuǎn)化超表面由于其極化控制能力和易于設(shè)計而特別適合于寬帶rcs縮減。近年來，多波段復(fù)合探測技術(shù)的發(fā)展使現(xiàn)代目標探測已經(jīng)擴展到了紅外光譜范圍，這也使得天線的紅外隱身能力變得愈發(fā)重要。制備具有低發(fā)射率特性的紅外隱身涂層材料是一種常用的方法。但是為了避免對輻射產(chǎn)生影響，一些研究設(shè)計了不同結(jié)構(gòu)的頻率選擇性吸收體來實現(xiàn)雷達和紅外雙隱身，然而這些結(jié)構(gòu)是與天線分離的，其本身不具有輻射能力，極大地限制了其應(yīng)用的靈活性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明公開了一種基于極化轉(zhuǎn)換超表面的雷達-紅外多頻譜隱身天線，它具備雷達和紅外雙隱身能力，且可保證輻射性能。

2、它通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，包括下介質(zhì)基板，在下介質(zhì)基板的下層設(shè)置有金屬地板，在下介質(zhì)基板的上層中心處設(shè)置有帶同軸饋線的貼片天線，同軸饋線的下端不接觸地穿過金屬地板；

3、下介質(zhì)基板的上方設(shè)置有若干上層單元，上層單元以回字形布局，貼片天線尺寸小于回字形布局的中空尺寸，且位于中空中心位置處的下介質(zhì)基板上；

4、所述上層單元均包括第一上介質(zhì)基板、雙斧型金屬貼片和紅外屏蔽層，紅外屏蔽層的方形金屬貼片成行列分布在第一上介質(zhì)基板上層，行與行之間的間距相等，列與列之間的間距相等；第一上介質(zhì)基板下層沿對角線分布有雙斧型金屬貼片，雙斧型金屬貼片設(shè)置在回字形布局的環(huán)面上；

5、回字形布局中空位置設(shè)置有第二上介質(zhì)基板，第一上介質(zhì)基板和第二上介質(zhì)基板成一體設(shè)置，構(gòu)成上介質(zhì)基板；

6、第二上介質(zhì)基板的上方分布有若干相同布局的紅外屏蔽層。

7、進一步地，所述下介質(zhì)基板以十字中心線劃分為四個象限，每個象限都均分的分布有相同數(shù)據(jù)的上層單元，相對兩個象限的上層單元朝向一致，相鄰兩個象限的朝向相差90度。

8、進一步地，所述雙斧型金屬貼片中心位于第一上介質(zhì)基板的中心位置處，沿第一介質(zhì)基板的對角線對稱設(shè)置；

9、雙斧型金屬貼片的遠端兩斧刃處均對稱的開設(shè)有弧形開口。

10、進一步地，第一上介質(zhì)基板的單元橫截面為正方形，邊長p為10mm；

11、第二介質(zhì)基板的單元橫截面為正方形，邊長l為120mm；

12、紅外屏蔽層的行列間距gl為0.1mm，紅外屏蔽層的單元橫截面為正方形，邊長pl為0.9mm。

13、進一步地，兩斧刃開口端部沿對角線的長度r2為6.93mm，雙斧型金屬貼片中心距離最遠端沿對角線的長度r1為4.8mm，弧形開口的寬度g1為0.2mm，同一側(cè)兩弧形開口的最短間距g2為1mm。

14、進一步地，下介質(zhì)基板的厚度h2為4.9mm，上介質(zhì)基板的厚度h1為0.256mm。

15、進一步地，貼片天線的長度a為8.6mm。貼片天線的寬度b為6.2mm。

16、由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果：

17、本發(fā)明不僅實現(xiàn)了效果良好的寬帶雷達和紅外雙隱身，還具有天線工作帶寬較寬、結(jié)構(gòu)小型化、制造成本低、原理簡單等優(yōu)勢。由于上述優(yōu)點，該天線為多光譜隱身天線的設(shè)計提供了一種新的思路，在無線通信、軍事等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。

18、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種基于極化轉(zhuǎn)換超表面的雷達-紅外多頻譜隱身天線，其特征在于，所述雷達包括下介質(zhì)基板，在下介質(zhì)基板的下層設(shè)置有金屬地板，在下介質(zhì)基板的上層中心處設(shè)置有帶同軸饋線的貼片天線，同軸饋線的下端不接觸地穿過金屬地板；

2.如權(quán)利要求1所述的基于極化轉(zhuǎn)換超表面的雷達-紅外多頻譜隱身天線，其特征在于，所述下介質(zhì)基板以十字中心線劃分為四個象限，每個象限都均分的分布有相同數(shù)據(jù)的上層單元，相對兩個象限的上層單元朝向一致，相鄰兩個象限的朝向相差90度。

3.如權(quán)利要求1所述的基于極化轉(zhuǎn)換超表面的雷達-紅外多頻譜隱身天線，其特征在于，所述雙斧型金屬貼片中心位于第一上介質(zhì)基板的中心位置處，沿第一介質(zhì)基板的對角線對稱設(shè)置；

4.如權(quán)利要求1所述的基于極化轉(zhuǎn)換超表面的雷達-紅外多頻譜隱身天線，其特征在于，第一上介質(zhì)基板的單元橫截面為正方形，邊長p為10mm；

5.如權(quán)利要求3所述的基于極化轉(zhuǎn)換超表面的雷達-紅外多頻譜隱身天線，其特征在于，兩斧刃開口端部沿對角線的長度r2為6.93mm，雙斧型金屬貼片中心距離最遠端沿對角線的長度r1為4.8mm，弧形開口的寬度g1為0.2mm，同一側(cè)兩弧形開口的最短間距g2為1mm。

6.如權(quán)利要求1所述的基于極化轉(zhuǎn)換超表面的雷達-紅外多頻譜隱身天線，其特征在于，下介質(zhì)基板的厚度h2為4.9mm，上介質(zhì)基板的厚度h1為0.256mm。

7.如權(quán)利要求1所述的基于極化轉(zhuǎn)換超表面的雷達-紅外多頻譜隱身天線，其特征在于，貼片天線的長度a為8.6mm。貼片天線的寬度b為6.2mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及雷達技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于極化轉(zhuǎn)換超表面的雷達?紅外多頻譜隱身天線。本發(fā)明從上至下依次為紅外屏蔽層、上介質(zhì)基板、雙斧型金屬貼片、下介質(zhì)基板和金屬地板，在上介質(zhì)基板內(nèi)安裝帶同軸饋線的貼片天線。本發(fā)明不僅實現(xiàn)了效果良好的寬帶雷達和紅外雙隱身，還具有天線工作帶寬較寬、結(jié)構(gòu)小型化、制造成本低、原理簡單等優(yōu)勢。由于上述優(yōu)點，該天線為多光譜隱身天線的設(shè)計提供了一種新的思路，在無線通信、軍事等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。

技術(shù)研發(fā)人員：楊佳寧,李堯,唐明春
受保護的技術(shù)使用者：重慶大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/12