弹载宽带共形天线阵列微机械制造技术研究

The project mainly studies the theory of onboard broadband conformal antenna and absorbing Materials, model′s building and simulation and micro-machining process of antennas and microwave absorbing materials. A novel and bandwidth in 0.8−12GHZ antenna unit is designed. The overall structure of antenna and absorbing material uses unified substrate and ground plane. The radiation patch is in the middle of substrate and absorbing material is around on the other side. It is easy to reduce the effect of metal environment to radiation performance and increasing the bandwidth of the antenna effectively. Finally, using the micro machining technology (MEMS) for the processing of missile-borne conformal antenna, and select a material as substrate, which is suitable for dielectric constant and compatible with MEMS process, then manufacture the ground and the radiation patch on the both sides of substrate by relevant technology, respectively. Besides, using absorbing materials to reduce the impact that the metal environment on the antenna. The missile-borne conformal antenna array and absorbing material apply MEMS technology to achieve integration, which can save the volume of equipment and improve the aerodynamic characteristics of the carrier, has vital research significance and application value.

本项目主要研究了弹载宽带共形天线和吸波结构的理论、模型搭建与仿真，对天线与吸波材料的微机械加工工艺。在腔模理论的基础上对弹载共形微带天线进行理论分析，设计出一款结构新颖且带宽在0.8−12GHZ的天线单元，天线与吸波材料的总体结构使用统一的接地面和介质基板，在基板另一侧中间是天线的辐射贴片，吸波材料围绕在四周，便于减小金属环境对天线辐射性能的影响，有效的增加了天线带宽。最后使用微机械制造加工技术（MEMS）对弹载共形天线进行加工，选用一种介电常数适中且与MEMS工艺兼容的柔性材料作为介质基板材料，在基板两侧分别选用相关工艺制作接地面和辐射单元，且通过对吸波材料的合理使用减少金属环境对天线的影响，该弹载共形天线阵列与吸波材料使用MEMS工艺实现一体化，能够节省仪器设备的体积，改善载体的空气动力学特性，具有一定的研究意义和使用价值。

本项目主要研究了弹载超宽带共形天线和吸波结构的理论、模型搭建与仿真以及天线与吸波材料的微机械加工工艺。在腔模理论的基础上对弹载共形微带天线进行理论分析，设计出结构新颖且带宽在0.8−12GHz的双圆形超宽带天线单元，基于开口环的5层结构的吸波器，在4GHz、5.82GHz、8.46GHz、9.71GHz下，吸波率分别为99.99%、100%、100%、99.99%，吸波效果显著，天线与吸波材料的总体结构使用统一的接地面和介质基板，在基板另一侧布设天线的辐射贴片，吸波材料围绕在四周，便于减小金属环境对天线辐射性能的影响，利用阵列吸收能量，在对天线馈电不产生影响的前提下有效的增加了天线带宽。使用微机械制造加工技术（MEMS）对弹载共形天线进行加工，选用陶瓷填充聚四氟乙烯玻纤布覆铜板F4BTM615（一种介电常数适中且与MEMS工艺兼容的柔性材料）作为介质基板材料，在基板两侧分别选用相关工艺制作接地面和辐射单元，且通过对吸波材料的合理使用减少金属环境对天线的影响，在2-12 GHz内，阵列天线回波损耗S11小于-10 dB，驻波比小于2，吸波器吸波带宽2-12 GHz，吸波率不低于90%，雷达散射截面减缩量达到10 dB。该弹载共形天线阵列与吸波材料使用MEMS工艺实现一体化，能够降低馈电系统的空间占用，缩小仪器设备的体积，改善载体的空气动力学特性，具有一定的研究意义和使用价值。