[发明专利]基于新型顺序旋转馈电网络的高增益和低RCS的宽带圆极化超表面天线

说明书

基于新型顺序旋转馈电网络的高增益和低RCS的宽带圆极化超表面天线，包含三层介质基板和五层金属层以及三个电阻。从上到下描述为：第一金属层，第一介质基板，第二金属层，第二介质基板，第三金属层，第四金属层，第三介质基板，第五金属层。前三层金属层都是10*10的金属贴片构成的超表面阵列；第四金属与第三金属通过距离构成谐振腔；第四金属层上有旋转对称的四个缝隙；第五金属层是由微带线构成的混合馈电网络，包含三个等分功分器和三个电阻，将一个端口分为相位差为0度、90度、180度和270度且具有宽带特性的四个端口；四个端口为四个缝隙供能，使超表面阵列辐射圆极化波。本发明在低RCS的前提下提高了圆极化波辐射的带宽和增益。

技术领域

本发明属于微波天线领域，具体涉及一种基于新型顺序旋转馈电网络的高增益和低RCS的宽带圆极化超表面天线。

背景技术

天线的最大应用领域之一就是雷达。在早期，雷达为了不被发现，通常专门设计雷达罩来降低被探测的强度，即降低雷达散射截面(RCS)。现在，越来越多的阵列能在辐射的同时够实现低RCS，这是很有必要的研究

无线通信中的信号衰落可以用多径效应解释，线极化天线在抗干扰方面非常差，并且对接受天线的极化要求较高，而圆极化波能够有很强的抗多径效应能力，并且，即使是线极化的接受天线也能达到50％的接收效率。所以圆极化天线在对空的通信中非常有研究价值。

宽带天线的研究更加重要，电磁波频段被使用的越来越多，通信数据量越来越大。超表面已经被验证是一种宽带天线，但是在圆极化超表面的天线研究中对宽带圆极化的研究甚为匮乏，这导致天线的利用率并不高。现有技术中，如CN105870623A和CN112615148A公开的两种天线，虽然初步实现了宽带圆极化，但结构过于简单，实现的效果并不好。所以，进一步探讨圆极化天线的带宽是很有必要的。

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明使用基于新型顺序旋转馈电网络的高增益和低RCS的宽带圆极化超表面天线，不但极大的展宽了圆极化的带宽，提高天线带宽的利用率，而且同时具有低RCS，高增益和小型化的特点。

本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：

基于新型顺序旋转馈电网络的高增益和低RCS的宽带圆极化超表面天线，包括由上至下依次设置的第一金属层，第一介质基板，第二金属层，第二介质基板，第三金属层，第四金属层，第三介质基板，第五金属层；

所述第一金属层和第三金属层的结构均由2*2的大阵列组成，每个大阵列是由5*5个倾斜45度并设有四个条状金属的矩形金属片组成，每个金属片的四个边都挖槽且引入一个金属支节，形成一个方形金属单元，组成方形金属的大阵列，大阵列相互之间呈中心旋转对称；

所述第二金属层是一个10*10的方形金属阵列，其周期与第一层和第三金属层相等，每个单元是正方形的金属环；

所述第四金属层为挖去四个缝隙的整块金属，四个缝隙之间相互旋转对称；

所述第三金属和第四层金属之间具有一定的距离以构成一个谐振腔，使得电磁波在该距离上正向叠加以提高辐射的增益；

所述第五金属层是混合顺序旋转馈电网络，由微带线组成，输入端微带线由一个等分功分器分成两个端口，其中一个端口接一段C型微带耦合线，然后由一个等分功分器再分成两路，这两路由C型耦合线组成，具有固定的相位差，另一个端口接一段延迟线后接上相同的结构，该段延迟线有固定的相位差。

进一步地，所述第一、二。三金属层中的方形金属的个数和间距大小根据设计指标确定。

进一步地，所述第三金属层和第四金属层之间距离根据设计频率即天线的工作频率和超表面确定。

进一步地，所述微带线和端口的阻抗均为50欧姆。

进一步地，所述C型耦合线的指标由设计需求的相位决定。