基于吸波超材料的微带天线设计

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1、34航天电子对抗第30卷第3期0引言基于吸波超材料的微带天线设计李振亚，张建华，杨文凯(电子工程学院，安徽合肥230037)摘要：为缩减天线带内雷达散射截面，设计出一种频带较宽的超材料吸波体。该吸波体是由两层金属及其中阕的有耗介质组成，上层金属是由刻蚀四个不同大小方孔的贴片形成的电谐振器，下层金属不刻蚀，作为整个金属地板。通过优化结构参数，得到了一种极化不敏感、宽入射角的超薄吸波体，吸波率达到97％，厚度只有0．3mm。仿真结果表明：通过渐变开孔，该吸波体吸波带宽大大扩展。相比普通微带天线，加载该吸波体后天线在工作频带

2、内法向RCS减缩可达3一-12．6dB，同时天线的增益也有较大提高。关键词：超材料吸波体；RCS减缩；微带天线中图分类号：TN82文献标识码：ADesignofmicrostripantennabasedonabsorbingmetamaterialLiZhenya，ZhangJianhua，YangWenkai(ElectronicEngineeringInstitute，Hefei230037，Anhui，China)Abstract：InordertoreducetheradarCROSSsectionofant

3、enna，flwidebaud—enhancedmetamaterialabsorberisdesigned．TheabsorberiscomposedoftWOmetalliclayersbyalossydielectricspacer．Thetoplayerconsistsofetchedfourdifferentsquareholeinaperiodicpatternandthebottomoneisasolidmetal．Byfineadjustinggeometryparametersofthestructu

4、re，apolarization-insensitive，wide-incident-angleultra—thinabsorberisobtained，thathasanabsorptionof97％andathickness0fonly0．3ram．Thesimulatedresultshowsthatthroughthegradualopening，theabsorbingbandwidthofmetamaterialabsorbergreatlyexpands．Comparedwiththeconvention

5、almicrostripantenna，theproposedantennahasanRCSreductionofmorethan3dBintheboresightdirectionintheworkingfrequencyband，andthelargestreductioncan．reach12．6dB．Simultaneously，itcanincreasethegainhighly．Keywords：metamaterialabsorber；radarcrosssectionreduction；microstr

6、ipantenna雷达吸波材料是有效吸收入射电磁波，显著降低目标回波强度的一类功能材料，可以大幅降低目标的雷达散射截面(RCS)，从面提高其隐身性能。传统的雷达吸波材料存在厚、重、稳定性差等缺点，其应用受到限制。因此，寻求和设计吸波率高、厚度薄、质量轻、稳定性好的吸波材料一直是材料学研究的重点。2002年，文献E1-]首次提出由超材料(MTM)设计超薄吸波材料的思想，并用含损耗的频率选择表面(FSS)加以实现，但设计方法繁琐，很难推广应用。随后，文献Ez3收祷日期：2014—01—13；2014—03—31修回。作者简

7、介：李攘i17(1989一)，男，硬士研究生，主要研究方向为天线设计。提出利用MTM的同向反射特性，通过在材料表面加载集总电阻实现超薄吸波结构，但是由于加工工艺复杂，不利于实际应用。2008年，文献[3]基于MTM电磁耦合谐振特性，首次提出由电谐振、损耗型介质和金属微带线构成的具有“完美”吸波特性的吸波体，与传统吸波材料相比，它具有结构简单、超薄、超轻、无表面损耗层、吸波率高的特点。因此，这种吸波材料一经提出就弓l起了科研人员广泛关注并展开研究。一些极化不敏感[4]、宽入射角[5]、多频带[6]、宽频带的MTM吸波体不

8、断被提出。2012刘涛等在《物理学报》发表的《基于超材料的吸波体设计及其波导缝隙天线应用》一文，将所设计的“十”字缝隙完美吸波体加载到波导缝隙天线周围，实现了波导天线的RCS有效减缩，开启了完美吸波在天线中应用的新领域；文献E73设计了方环形超薄完美吸波体，将其用于微带天线RCS的缩2014(3)李振亚，等：基于吸波超材料的微带天