基于液晶高分子聚合物的共形天线设计的关键技术研究

液晶高分子聚合物（LCP）是一种新型聚合物,具有高强度、高模量和自增强特性；耐高温和冷热交变的性能突出；阻燃性、耐腐蚀性、耐磨性、阻隔性以及电性能优异；尺寸稳定性高，抗辐射，耐微波，综合性能十分优异，被誉为超级工程材料。.LCP在电磁领域的潜在应用价值开始在美国和欧洲引起学术界和工业界的兴趣，包括NASA与多所大学在内的研究机构正在进行相关的研究。目前国内这方面的研究基本是空白。.本项目从LCP容易实现多层电路结构的特点出发，利用其容易弯曲且结构强度高的特性，研究LCP共形缝隙阵列天线设计中所面临的各项关键技术，通过三种共形天线的研究方案，为在飞行器不同部位设计共形阵列天线进行理论分析和实验验证。借助LCP优良的电磁综合性能突破共形缝隙阵列天线的设计难点，并总结LCP微波器件的设计方法和经验，以扩大共形隙缝阵列天线在航空领域的应用范围。

液晶高分子聚合物（LCP）技术是一种非常适合于微波器件设计的多层工艺技术。LCP本身作为一种新型聚合物,具有非常优异的电气性能，其介电常数能在很宽的频率范围内保持不变，同时还具有突出的耐高温和耐湿性能；因而已经成为一种高性能电路小型化设计的可靠的介质材料。.本项目从LCP容易实现多层电路结构的特点出发，利用其容易弯曲且结构强度高的特性，开展了与阵列天线相关的研究工作。在项目的进行过程中，我们研究LCP在共形阵列天线设计方面的关键技术，同时对曲面微带贴片阵列天线、曲面缝隙阵列天线、曲面全向阵列天线、低副瓣微带贴片阵列天线、滤波器等方面进行了研究。具体包括：LCP基片在微波毫米波频内的电磁特性、在单层及多层LCP基片上分别实现了天线的馈电网络设计，提出了半模基片集成波导镜像转接段的创新设计、包含了采用基片波导技术设计的等幅同相馈电网络和微带结构的等幅/非等幅同相馈电网络，通过采用遗传算法优化馈电网络的功率分布，在微带结构上实现了副瓣电平达到-27.0dB的低副瓣微带贴片阵列天线，利用串并混合馈电结构实现了圆柱面360度全向阵列天线的创新设计，实现了基于单层/多层LCP基片的微带环型滤波器。最后总结LCP共形器件电路设计的方法和经验，以扩大共形阵列天线在航空及相关领域的应用范围。