基于频率选择反射混合结构的宽带低RCS天线及终端

本发明属于无线通信及天线设计，尤其涉及一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线及终端。

背景技术：

1、随着隐身技术和无线通信技术的快速发展，雷达散射截面(rcs)能够衡量隐身能力的强弱并表征物体被雷达照射之后产生的回波强度。因此缩减目标的雷达散射截面可以降低目标在敌方雷达探测中的暴露程度，从而减小被敌方发现的概率。按照收发雷达的位置和数量可以分为单站rcs和双站rcs。收发雷达在同一位置测得的rcs为单站rcs，此时散射观察方向与入射方向始终保持反向。圆极化天线是一类用于无线电通信的天线，其能够以旋转平面上两个正交分量的形式发送或接收电磁波。这种天线具备处理多径干扰和信号反射的能力，从而提供更加稳定的通信质量。

2、实现rcs缩减的方法大致有使用超材料吸波体、极化转换超表面和人工磁导体的方法。但是在较宽的频带内实现低rcs性能往往会同时影响天线在其工作频带内的辐射性能。因此需要设计一种新的结构在不影响天线工作带内辐射效率的同时抑制带外rcs，保持圆极化天线的性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线及终端。宽带低rcs天线在工作带内辐射效率的同时抑制带外rcs，保持圆极化天线的性能；宽带低rcs天线的三维频率选择反射结构能在天线工作频段内充当反射板来保证圆极化天线的高增益和宽频带的特性。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线，包括低频吸波层、三维频率选择反射结构和圆极化天线层。低频吸波层包括介质基底，介质基底上表面的第一对角线位置设置第一弯曲金属条，介质基板下表面的第二对角线位置设置第二弯曲金属条，第一弯曲金属条和第二弯曲金属条相互垂直但不交叉。在第一弯曲金属条和第二弯曲金属条的垂直点均设置有贴片电阻。三维频率选择反射结构至少包括介质板。介质板为在内侧相邻面刻蚀金属的空心长方体。介质板的上侧为弯曲金属条上串联两个开口金属圆环，下侧仅串联一个开口金属圆环。圆极化天线层由n×n个呈规则矩阵排列的圆极化天线单元构成，每一圆极化天线单元均由金属层和介质层交替从上到下排布组成。第一金属层与第二金属层同为切角矩形，矩形大小不同但切角位置相同。

4、作为一种可能的实现方式，开口金属圆环的外圈开口向下，内圈开口向上，开口缝隙宽度相等。

5、作为一种可能的实现方式，缝隙宽度由开口金属圆环的谐振频率、等效电容和等效电感共同确定。

6、作为一种可能的实现方式，金属层为四层，每一金属层的材料均相同，为铜、铝、钨、钛、钽、钼或铂中的一种。

7、作为一种可能的实现方式，第三金属层为上开有圆孔的金属板。

8、作为一种可能的实现方式，第四金属层为金属功分器。

9、作为一种可能的实现方式，针对每一圆极化天线单元，有第一盲孔打穿圆极化天线第二介质层、第二金属层、第三介质层，用以连接第二金属层和第四金属层。

10、作为一种可能的实现方式，圆孔的直径为第一盲孔直径的3～4倍。

11、作为一种可能的实现方式，有第二盲孔打穿圆极化天线层的第三介质层，用以连接第三金属层和第四金属层。

12、第二方面，本发明提供一种终端，应用第一方面提供的基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线。

13、与现有技术相比，本发明具有如下效果：

14、1.本发明提供的宽带低rcs天线具有一体化程度高的优点，宽带低rcs天线采用电磁隐身表面与圆极化天线相配合的方式，实现了阵列天线辐射隐身效能一体化。

15、2.本发明提供的宽带低rcs天线具有独立度好的优点，宽带低rcs天线一共分为三个部分，即低频吸波层、三维频率选择反射结构和圆极化天线层。三个部分均可独立工作，具有极化不敏感的特性，使得性能稳定。

16、3.本发明提供的宽带低rcs天线具有隐身性能好的优点，即能够实现超宽带rcs缩减，现有技术提供的rcs缩减带宽通常在10～30ghz的范围内，本发明提供的宽带低rcs天线将带宽扩展到s波段、c波段和x波段，能够满足通信和雷达领域不同的应用需求。

技术特征：

1.一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线，其特征在于，包括低频吸波层、三维频率选择反射结构和圆极化天线层；

2.根据权利要求1所述的一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线，其特征在于，所述开口金属圆环的外圈开口向下，内圈开口向上，开口缝隙宽度相等。

3.根据权利要求2所述的一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线，其特征在于，所述缝隙宽度由开口金属圆环的谐振频率、等效电容和等效电感共同确定。

4.根据权利要求3所述的一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线，其特征在于，金属层为四层，每一金属层的材料均相同，为铜、铝、钨、钛、钽、钼或铂中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线，其特征在于，第三金属层为上开有圆孔的金属板。

6.根据权利要求1所述的一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线，其特征在于，第四金属层为金属功分器。

7.根据权利要求6所述的一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线，其特征在于，针对每一圆极化天线单元，有第一盲孔打穿圆极化天线第二介质层、第二金属层、第三介质层，用以连接第二金属层和第四金属层。

8.根据权利要求7所述的一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线，其特征在于，所述圆孔的直径为第一盲孔直径的3～4倍。

9.根据权利要求8所述的一种基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线，其特征在于，有第二盲孔打穿圆极化天线层的第三介质层，用以连接第三金属层和第四金属层。

10.一种终端，其特征在于，所述终端应用权利要求1至9任一项所述的基于频率选择反射混合结构的宽带低rcs天线。

技术总结本发明属于无线通信及天线设计技术领域，具体涉及一种基于频率选择反射混合结构的宽带低RCS天线及终端。天线包括低频吸波层、三维频率选择反射结构和圆极化天线层；低频吸波层由介质基底和分别刻蚀在介质基底上下两侧的弯曲金属条构成且两个弯曲金属条相互垂直；弯曲金属条的垂直点处内嵌有贴片电阻；三维频率选择反射结构由在内侧相邻面刻蚀金属的空心长方体的介质板组成；圆极化天线层由介质层和金属层交替从上到下排布组成；第一金属层与第二金属层为大小不同的矩形且切角位置相同。天线在工作带内辐射效率的同时抑制带外RCS，保持圆极化天线性能且确保高增益和宽频带特性。技术研发人员：金城,周柄言,张彬超,迟百宏,王鹏飞受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14