一种基于极化转换超表面的雷达-红外多频谱隐身天线

本发明涉及雷达，特别涉及一种基于极化转换超表面的雷达-红外多频谱隐身天线。

背景技术：

1、天线是通信系统中不可缺少的一部分，在军事领域发挥着至关重要的作用。但是随着探测和跟踪技术的不断发展，作为能量辐射和信号接收的主要实体，天线的隐身技术变得越来越重要。衡量雷达隐身性能的指标为雷达散射截面积(rcs)，rcs越小表明隐身性能越好。传统的实现方法多是使用雷达吸波材料或者对天线结构进行整形，但是这势必会影响到辐射性能。随着超材料的不断发展，人们提出了使用超材料吸波体通过欧姆损耗来消耗电磁波能量从而降低rcs的方法，但有时为避免影响，天线的工作频段仍需要避开隐身频段。基于频率选择表面的隐身天线罩为rcs缩减提供了一种有前途的解决方案，但是复杂的结构不仅增加了插入损耗，且在某些场景中也并不适用。超表面的发展为改善辐射特性和散射控制提供了新的途径。基于超表面设计的电磁带隙结构、人工磁导体等结构经过棋盘状组阵可以实现良好的雷达隐身。其中，极化转化超表面由于其极化控制能力和易于设计而特别适合于宽带rcs缩减。近年来，多波段复合探测技术的发展使现代目标探测已经扩展到了红外光谱范围，这也使得天线的红外隐身能力变得愈发重要。制备具有低发射率特性的红外隐身涂层材料是一种常用的方法。但是为了避免对辐射产生影响，一些研究设计了不同结构的频率选择性吸收体来实现雷达和红外双隐身，然而这些结构是与天线分离的，其本身不具有辐射能力，极大地限制了其应用的灵活性。

技术实现思路

1、本发明公开了一种基于极化转换超表面的雷达-红外多频谱隐身天线，它具备雷达和红外双隐身能力，且可保证辐射性能。

2、它通过这样的技术方案实现的，包括下介质基板，在下介质基板的下层设置有金属地板，在下介质基板的上层中心处设置有带同轴馈线的贴片天线，同轴馈线的下端不接触地穿过金属地板；

3、下介质基板的上方设置有若干上层单元，上层单元以回字形布局，贴片天线尺寸小于回字形布局的中空尺寸，且位于中空中心位置处的下介质基板上；

4、所述上层单元均包括第一上介质基板、双斧型金属贴片和红外屏蔽层，红外屏蔽层的方形金属贴片成行列分布在第一上介质基板上层，行与行之间的间距相等，列与列之间的间距相等；第一上介质基板下层沿对角线分布有双斧型金属贴片，双斧型金属贴片设置在回字形布局的环面上；

5、回字形布局中空位置设置有第二上介质基板，第一上介质基板和第二上介质基板成一体设置，构成上介质基板；

6、第二上介质基板的上方分布有若干相同布局的红外屏蔽层。

7、进一步地，所述下介质基板以十字中心线划分为四个象限，每个象限都均分的分布有相同数据的上层单元，相对两个象限的上层单元朝向一致，相邻两个象限的朝向相差90度。

8、进一步地，所述双斧型金属贴片中心位于第一上介质基板的中心位置处，沿第一介质基板的对角线对称设置；

9、双斧型金属贴片的远端两斧刃处均对称的开设有弧形开口。

10、进一步地，第一上介质基板的单元横截面为正方形，边长p为10mm；

11、第二介质基板的单元横截面为正方形，边长l为120mm；

12、红外屏蔽层的行列间距gl为0.1mm，红外屏蔽层的单元横截面为正方形，边长pl为0.9mm。

13、进一步地，两斧刃开口端部沿对角线的长度r2为6.93mm，双斧型金属贴片中心距离最远端沿对角线的长度r1为4.8mm，弧形开口的宽度g1为0.2mm，同一侧两弧形开口的最短间距g2为1mm。

14、进一步地，下介质基板的厚度h2为4.9mm，上介质基板的厚度h1为0.256mm。

15、进一步地，贴片天线的长度a为8.6mm。贴片天线的宽度b为6.2mm。

16、由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：

17、本发明不仅实现了效果良好的宽带雷达和红外双隐身，还具有天线工作带宽较宽、结构小型化、制造成本低、原理简单等优势。由于上述优点，该天线为多光谱隐身天线的设计提供了一种新的思路，在无线通信、军事等领域具有潜在的应用价值。

18、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书实现和获得。

技术特征：

1.一种基于极化转换超表面的雷达-红外多频谱隐身天线，其特征在于，所述雷达包括下介质基板，在下介质基板的下层设置有金属地板，在下介质基板的上层中心处设置有带同轴馈线的贴片天线，同轴馈线的下端不接触地穿过金属地板；

2.如权利要求1所述的基于极化转换超表面的雷达-红外多频谱隐身天线，其特征在于，所述下介质基板以十字中心线划分为四个象限，每个象限都均分的分布有相同数据的上层单元，相对两个象限的上层单元朝向一致，相邻两个象限的朝向相差90度。

3.如权利要求1所述的基于极化转换超表面的雷达-红外多频谱隐身天线，其特征在于，所述双斧型金属贴片中心位于第一上介质基板的中心位置处，沿第一介质基板的对角线对称设置；

4.如权利要求1所述的基于极化转换超表面的雷达-红外多频谱隐身天线，其特征在于，第一上介质基板的单元横截面为正方形，边长p为10mm；

5.如权利要求3所述的基于极化转换超表面的雷达-红外多频谱隐身天线，其特征在于，两斧刃开口端部沿对角线的长度r2为6.93mm，双斧型金属贴片中心距离最远端沿对角线的长度r1为4.8mm，弧形开口的宽度g1为0.2mm，同一侧两弧形开口的最短间距g2为1mm。

6.如权利要求1所述的基于极化转换超表面的雷达-红外多频谱隐身天线，其特征在于，下介质基板的厚度h2为4.9mm，上介质基板的厚度h1为0.256mm。

7.如权利要求1所述的基于极化转换超表面的雷达-红外多频谱隐身天线，其特征在于，贴片天线的长度a为8.6mm。贴片天线的宽度b为6.2mm。

技术总结本发明涉及雷达技术领域，特别涉及一种基于极化转换超表面的雷达‑红外多频谱隐身天线。本发明从上至下依次为红外屏蔽层、上介质基板、双斧型金属贴片、下介质基板和金属地板，在上介质基板内安装带同轴馈线的贴片天线。本发明不仅实现了效果良好的宽带雷达和红外双隐身，还具有天线工作带宽较宽、结构小型化、制造成本低、原理简单等优势。由于上述优点，该天线为多光谱隐身天线的设计提供了一种新的思路，在无线通信、军事等领域具有潜在的应用价值。技术研发人员：杨佳宁,李尧,唐明春受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：技术公布日：2024/12/12