[发明专利]一种单馈源三波束低RCS的超表面夹角反射面天线

说明书

本发明提出了一种单馈源三波束低RCS的超表面夹角反射面天线，通过加载超表面实现波束指向独立可调的多波束特性，同时有效减弱天线散射强度，包括由第一介质板、第二介质板及第三介质板拼接而成的三面夹角结构，三块介质板的外侧面分别印制有三块金属板，三块介质板的内侧面各印制有周期性排布的对称金属环结构，对称金属环结构用于实现三波束特性并降低天线的RCS，三面夹角结构口径面的外侧设置有球面波馈源，并通过与三面夹角结构口径面上的三个顶点连接的支撑杆固定，各金属环的尺寸参数由其所在位置的坐标值、球面波馈源的坐标值以及入射电磁波的入射角度确定。本发明具有波束指向独立可调及低RCS特性，可用于无线通信领域。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种多波束反射面天线，具体涉及一种单馈源三波束低RCS的超表面夹角反射面天线，可用于无线通信领域。

技术背景

多波束天线技术能够以高增益覆盖广泛的传输区域，在卫星通信、雷达侦察、电子对抗等领域的需求不断扩大，成为了下一代卫星天线、多目标跟踪雷达和全域电子对抗系统的重要发展方向。多波束天线依据波束形成原理的不同一般分为三类，即平面相控阵天线、反射面天线和透镜天线；依据馈源和反射面形式的不同可分为单馈源多波束天线、多馈源多波束天线。其中平面相控阵天线是典型的多馈源多波束天线，透镜天线一般采用单馈源多波束机制。相比于造价高昂的相控阵天线与介质损耗严重的透镜天线，反射面天线因为具备结构简单、成本低廉等优势，在多波束天线领域的应用最为广泛。同时反射面天线在多波束形成机制上更为灵活，常见的天线形式有单馈源单口径面多波束天线、单馈源多口径面多波束天线、多馈源单口径面多波束天线、多馈源多口径面多波束天线。其中，单馈源单口径面多波束天线由于具备最为简单的结构形式，具有较高的研究和应用价值。

夹角反射面由于其特殊的三维平面结构，在构建单馈源单口径面多波束天线方面具有天然的优势。然而由于夹角反射面不存在特定的辐射焦点，从馈源天线发出的辐射波束不能实现良好的校准，增益的提升极为有限。另一方面，反射面的夹角设计还会引起强烈的后向散射。2016年，授权公告号为CN 104103910B，名称为“一种单口径多波束天线的优化设计方法”的专利申请，公开了一种单口径面多波束反射面天线，通过对反射面的赋形设计，有效提升了天线的增益，然而其多波束性能是通过馈源阵列的形式实现的，属于多馈源单口径面多波束天线类型，天线结构较为复杂，且不能够有效减弱自身的散射特性。

利用夹角反射面构建单馈源单口径面多波束天线时，必须在不破坏反射面基本形式的前提下，对天线反射面进行性能改进，同时应在不影响天线辐射性能的情况下，设法降低夹角反射面固有的强散射特性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出一种单馈源三波束低RCS的超表面夹角反射面天线，通过在三个反射面板上印制超表面单元，从各反射面反射的电磁波波束指向能够独立确定，实现了任意波束指向的三波束定向辐射，同时降低天线的RCS。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种单馈源三波束低RCS的超表面夹角反射面天线，包括由第一介质板1、第二介质板2和第三介质板3拼接而成的三面夹角结构，所述第一介质板1的外侧面印制有第一金属底板4，所述第二介质板2的外侧面印制有第二金属底板5，所述第三介质板3的外侧面印制有第三金属底板6，所述三面夹角结构口径面的外侧设置有球面波馈源7，并通过与三面夹角结构口径面上的三个顶点连接的支撑杆8固定；所述三块介质板的内侧面上各印制有由多个周期性排布的对称金属环结构9组成的面阵结构，用于实现三波束特性并降低天线的RCS，所述对称金属环结构9的尺寸，是通过其所在位置的坐标值、球面波馈源7所在位置的坐标值，以及入射电磁波的入射角度确定的。

上述一种单馈源三波束低RCS的超表面夹角反射面天线，所述三面夹角结构，其中的第一介质板1、第二介质板2和第三介质板3的结构相同，板面形状均为等腰直角三角形，且两两垂直。