[发明专利]用于减小集成天线的雷达横截面的方法和排布结构

说明书

技术领域

本发明总体上涉及集成天，尤其是涉及用于减小这种天线的雷达横截面的方法和排布结构。

背景技术

在过去几年中，已成功地开发了隐身(stealth)技术，尤其是用于飞行器的隐身技术的概念。在隐身技术的最基本定义中，隐身是一种不被发现地通过周围环境的技术。因此，其目的是使通过例如雷达或者其它电磁检测技术探测到目标物的难度增加。因此，已为此目的研发了多种设计、材料、以及电子装置。

在隐身目标物中的高度雷达可见的主要潜在源是与该目标物有关的天线。由于天线典型地被设计为在其工作频带吸收能量，如果该天线集成在非吸收(non-absorbing)环境中，则带内(in-band)衍射显著。如果在来自雷达的反射与来自周围环境的反射之间存在相位差，则带外(out ofband)衍射也会对所谓的雷达横截面(RCS)有贡献。已确定的几种现象对如由阵列天线的雷达横截面所表示的雷达可见性有贡献。可以对这些贡献因素进行如下划分：i)结构RCS，ii)天线型RCS，即来自天线内部的反射，以及iii)栅瓣(grating lobes)，即在射频(RF)带峰值之上。贡献因素的各种“类别”的示例是例如栅瓣，边缘衍射，以及表面波。

如果振子间的间隔大于半个波长则会发生栅瓣([1]，[2]，[3])。

边缘衍射可被释义为因天线与其周围环境之间的散射特性的快速变化所引起的衍射([4])。如果在来自天线的反射与来自天线周围环境的反射之间存在相位差，则带外衍射也对RCS有贡献。

因此，需要减小天线的RCS的方法和排布结构。

发明内容

本发明的基本目的是减小隐身目标物中的天线的雷达可见性。

本发明的另一目的是使得能够减小集成在包围表面中的天线阵列的雷达横截面。

本发明的另一目的是实现对集成天线阵列与包围表面之间的散射特性的平滑过渡。

本发明的另一目的是使得能够将集成天线阵列的散射特性转换成理想电导体的散射特性。

这些和其它目的可根据所附一组权利要求来实现。

简要的说，本发明包括沿集成在包围材料中的阵列天线的外表面的周界设置电阻材料构成的薄电阻片。所述电阻片具有渐变(tapered)的电阻率分布以提供天线与天线包围材料之间的散射特性的平滑过渡。

本发明的优点包括：

集成天线与其包围材料之间的散射特性的平滑过渡；

具有减小的单站(mono-static)雷达横截面的集成天线；

集成天线的减小的雷达横截面。

附图说明

通过结合附图来参考下文的描述，可最佳地理解本发明及其其它目的和优点，在附图中：

图1是根据本发明的排布结构的实施方式的示意图；

图2是上述实施方式的横截面图；

图3是图1中的实施方式的电路模型的示意图；

图4例示了根据本发明实施方式的反射系数的转换；

图5中的a)例示了根据本发明的反射系数的过渡；

图5中的b)例示了图5中的a)的过渡中以dB为单位的傅立叶变换；

图6中的a)例示了根据本发明实施方式作为频率的函数而计算的反射系数(以dB表示)；

图6中的b)例示了根据本发明实施方式作为频率的函数而计算的反射系数(以史密斯圆图(Smith chart)表示)；

图7中的a)-b)例示了所计算的根据本发明实施方式的自互补贴片阵列(self complementary patch array)的双站(bi-static)RCS；

图8中的a)和b)例示了和图7中的a)和b)相同的信息；

图9例示了本发明实施方式的横截面图；

图10中的a)-d)例示了根据本发明的实施方式的双站RCS；

图11中的a)-d)例示了利用FDTD计算的本发明实施方式的双站RCS与利用PO近似计算的本发明实施方式的双站RCS之间的比较；

图12例示了本发明另一实施方式的横截面图；

图13中的a)-b)例示了图10的实施方式的效果。

缩写词

RCS   雷达横截面

PO    物理光学(近似)

RAM   雷达吸收材料

TE    横电(偏振)

TM    横磁(偏振)

FDTD  时域有限差分法

MoM   矩量法

FEM   有限元法

具体实施方式