一种采用混合机制微流控超表面的超宽带低散射天线

《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》：An Ultrawideband Low-Scattering Antenna With Hybrid-Mechanism Microfluidic Metasurface

液基超表面混合机制实现宽频带低RCS天线设计，在8-61GHz频段降低RCS超4dB，采用微流控 Checkerboard结构实现相位抵消和吸收双机制，结合槽阵列馈电实现高增益低剖面（0.097λ）天线，适用于7.3-7.6GHz WLAN应用。

　　

摘要：

本文介绍了一种新型的低散射天线设计方法，该方法采用基于液体超表面的混合机制。该设计利用这种混合机制实现了卓越的性能。一种加载了微流体的棋盘结构在两个不同的频率下分别产生相位抵消和吸收效应，从而在8–61 GHz的超宽频段内将雷达截面积（RCS）降低了4 dB以上，覆盖了X波段、Ku波段、Ka波段、Ka波段、U波段和E波段。通过使用槽阵列激励棋盘结构，实现了高增益的方向性天线。该天线的剖面非常低，仅为0.097，工作频率为7.3–7.6 GHz，适用于无线局域网（WLAN）应用。本文详细分析了这种阵列天线的两种工作机制。提出的基于液体超表面与槽耦合馈电相结合的方法也为低散射天线的设计提供了重要的参考。

引言

雷达截面积（RCS）是评估目标散射性能的关键指标，较低的RCS表明目标具有更好的隐身性能和生存能力[1]。除了传统的隐身材料涂层、修剪和塑形等方法外，超表面（MS）由于其独特的属性（如周期性、易于集成、高灵活性和紧凑的剖面）已成为优化天线RCS的常用方法。现有设计的主要思路包括利用相位或路径长度差异来产生相位抵消[2]、[3]、[4]，使用吸收型超表面来耗散电磁能量[5]、[6]，或者通过将编码超表面与算法结合来控制和扩散电磁能量[8]、[9]、[10]。此外，微流控超表面表现出显著的特性[11]。微流控超表面的独特性能取决于液体及其容器。液体的注入和抽出以及容器的弯曲和变形都会改变其特性。使用液态金属可以利用其流动性重新塑造超表面[12]。引入水或其他特定溶液可以增强吸收效果[13]、[14]。微流控技术的集成扩展了超表面的应用潜力。