CN102361157B - 树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线 - Google Patents

Abstract

树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线由对跖辐射贴片（1）、微带馈线（2）、树形接入线（3）、延迟线（4）和介质基板（5）构成，两块辐射贴片（1）分别位于介质基板（5）两面，两贴片（1）的边缘（6）张开形成喇叭形开口，辐射贴片（1）末端开口最大处是天线辐射末端（7）；开口另一方向为天线传输段（8）；微带馈线（2）一端是馈电端（11），另一端与传输段（8）连接；每个贴片（1）在介质基板（5）背面都有树形接入线（3）和延迟线（4）；每个区域接入线（3）的分枝汇聚于汇聚点（13），分枝末端经金属化过孔（12）与末端（7）连接；延迟线（4）一端和汇聚点（13）连接，另一端开路。该天线可延迟拖尾脉冲的出现时间。

Description

树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线

技术领域

本发明专利涉及一种脉冲天线，尤其是一种树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线，属脉冲天线的制造领域。

背景技术

脉冲天线辐射脉冲信号时，在脉冲电流从天线输入端流到天线末端的这段时间内，如果脉冲天线不能把电磁能量全部辐射出去，则在天线末端就会有剩余的脉冲电流。在此后的过程中剩余脉冲电流会在天线中沿原来的路径返回继续辐射电磁能量，这样在天线的辐射脉冲波形中就会有拖尾脉冲。这些拖尾脉冲会与来自目标的信号在时间上重叠，从而会对目标信号形成干扰。因此通常需要采取相应措施来降低这些波形中拖尾脉冲的幅度。目前，公知的脉冲天线大多是采用加载方法降低拖尾脉冲的。对跖维瓦尔第天线作为一种脉冲天线，具有工作频带宽，高增益，线极化等优点，应用非常广泛，在探地雷达中也有较多应用。对于脉冲天线，常用的降低拖尾脉冲幅度的方法是电阻加载法。但常见的电阻加载使得对跖维瓦尔第天线的辐射效率比较低。同时对跖维瓦尔第天线辐射末端尺寸相对较大，末端电流分布范围较大，少量的置于馈电点和辐射末端之间的电阻加载不能有效的吸收天线末端的剩余脉冲电流，从而对拖尾脉冲不利影响的改善有限。另外当天线工作频段较高时，天线的尺寸较小，难以设置多条较长的连线。

发明内容

技术问题:本发明的目的是提出一种树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线，该天线在尺寸小的情况下，可以有效延迟脉冲天线辐射脉冲波形中拖尾脉冲出现的时间，避免拖尾脉冲对目标信号的干扰，并且对天线辐射效率的影响较小。

技术方案：本发明的树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线包括对跖辐射贴片、微带馈线、树形接入线、延迟线介质基板；两块对跖辐射贴片分别位于介质基板两面，两个辐射贴片相对的边缘张开形成喇叭形开口，辐射贴片末端开口最大处是天线辐射末端；与开口相反的另一方向为天线的传输段；微带馈线一端是天线馈电端，另一端从侧边与天线传输段连接；每个对跖辐射贴片在其介质基板背面都分别有一个树形接入线和延迟线，树形接入线与延迟线的一端连接于汇聚点，延迟线的另一端开路，树形接入线分枝的另一端通过稠密分布的金属化过孔与天线的辐射末端相接。

每个树形接入线和延迟线印制或蚀刻在介质基板上，或放置在介质基板上或悬浮在空气中。

延迟线的形状是来回折返排列的直线或者发夹形，延迟线的长度足够长，以保证脉冲能量在延迟线上的传播时间大于所需要的拖尾脉冲相对于主辐射脉冲的延迟时间；延迟线的长度方向与天线的主辐射方向平行。

延迟线的位置不对天线在主辐射方向的辐射形成遮挡。

天线的传输段的一端与天线的辐射段相连，另一端与微带馈线连接。

树形接入线和延迟线构成天线附加的电流通路。脉冲信号首先从对跖维瓦尔第天线的馈电端输入，然后经微带馈线到天线的传输段，再到辐射段开始朝着辐射末端的方向，一边传输一边辐射能量至天线的辐射末端；在天线的辐射末端，树形接入线和延迟线为剩余脉冲能量的电流提供了附加电流通路，未辐射的剩余脉冲能量经金属化的过孔进入树形接入线和延迟线，避免了在辐射末端开路而使得未辐射的剩余脉冲能量返回天线的辐射单元，形成再辐射而导致拖尾脉冲；与树形接入线相连的稠密分布的金属化过孔使对跖维瓦尔第天线辐射末端的剩余脉冲能量可以尽量多地进入延迟线，更有效的减小拖尾脉冲的影响。树形接入线的长度远小于延迟线，由于延迟线大部分线段的方向与对跖维瓦尔第天线的主辐射方向平行，因此携带剩余脉冲能量的电流在延迟线上朝主辐射方向辐射的能量很少。而且发夹形相邻线段的辐射有抵消作用，所以脉冲信号通过延迟线时的辐射很小，只有到发夹形的末端，由于线段方向的原因以及没有相邻线段的抵消作用，辐射会比较强，形成拖尾脉冲。由于延迟线的延迟作用，这个拖尾脉冲相对于天线的主辐射脉冲，在时间上有了延迟。而且延迟线在其占据的空间内不对对跖维瓦尔第天线在主辐射方向上的能量辐射产生影响。同时由于没有加载电阻，对天线辐射效率的不利影响也较小。发夹形的延迟线可以在较小的尺寸空间提供尽可能长的电流通路，特别适合于工作频段高的小尺寸对跖维瓦尔第天线。另外延迟线开路也使得延迟线远离对跖维瓦尔第天线辐射贴片之间的缝隙，避免影响对跖维瓦尔第天线辐射贴片的正常辐射。调整介质基板的厚度、介质基板材料的介电常数和磁导率、过孔的稠密度、树形接入线和延迟线的长度等都可以改变脉冲信号中拖尾脉冲的延迟时间。

有益效果：本发明的有益效果是，对对跖维瓦尔第天线进行了树形接入延迟线加载，使得在小尺寸天线条件下，可以延迟脉冲天线辐射脉冲波形中拖尾脉冲出现的时间，避免拖尾脉冲对目标信号的干扰，并且对天线辐射效率的影响较小，延迟线也不影响天线的正常辐射。

附图说明

图1是本发明天线下层的结构示意图。

图2是本发明天线上层的结构示意图。

图中有：对跖辐射贴片1，微带馈线2，树形接入线3，延迟线4，介质基板5，对跖辐射贴片的边缘6，辐射末端7，传输段8，辐射段9，微带馈线的导带10，对跖维瓦尔第天线的馈电端11，金属化过孔12，汇聚点13。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明所采用的技术方案是：该树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线由对跖辐射贴片、微带馈线、树形接入线、延迟线和介质基板所构成，其中对跖辐射贴片、微带馈线、树形接入线和延迟线都在同一块介质基板上。两个对跖辐射贴片分别位于介质基板的两面，隔着介质基板两个贴片只有少部分的区域相重叠；两个对跖辐射贴片相对的两个边缘张开形成喇叭形的开口，对跖辐射贴片开口的末端是开口最大的位置，也是天线的辐射末端；与辐射末端相反的方向尽头一段，两片对跖辐射贴片的边缘平行，这一段为天线的传输段，传输段与辐射末端之间边缘张口变化的一段为天线的辐射段，在辐射段，对跖辐射贴片的边缘的形状曲线是指数形，也可以是直线；在传输段，隔着介质基板，上下两片对跖辐射贴片有一部分是重叠的，其边缘平行，因此天线的传输段可以看成是交错平板传输线，传输段的一端与天线的辐射段相连，传输段的另一端则和微带馈线相连，微带馈线的导带一端从侧边与同一面的一片对跖辐射贴片的边缘相接，而在介质基板另一面的一片对跖辐射贴片则作为微带馈线的接地面，因此微带馈线的一端从侧边与天线的传输段相连，微带馈线的另一端是天线的馈电端；每个对跖辐射贴片在其介质基板的背面都分别有一个树形接入线和延迟线；树形接入线的每一个分枝的末端，都通过金属化过孔与天线的辐射末端连接，每个树形接入线分枝的另一端都汇聚于接入线的汇聚点；延迟线的一端和汇聚点连接，另一端是开路，延迟线的长度足够长，以保证脉冲能量在延迟线上的传播时间大于所需要的拖尾脉冲相对于主辐射脉冲的延迟时间；延迟线的形状是直线，或发夹形以便在小尺寸天线条件下，延迟线具有足够的长度，以保证脉冲能量在延迟线上的传播时间大于所需要的拖尾脉冲相对于主辐射脉冲的延迟时间。每个树形接入线分枝在其另一方向末端，通过金属化的过孔与天线的辐射末端连接，金属化过孔稠密均匀分布，以尽可能吸收辐射末端的剩余脉冲能量。树形接入线和延迟线构成天线附加的电流通路。脉冲信号首先从对跖维瓦尔第天线的馈电端输入，然后经微带馈线到对跖辐射贴片的传输段，再到辐射段开始朝着辐射末端的方向，一边传输一边辐射能量至天线的辐射末端；在天线的辐射末端，树形接入线和延迟线为剩余脉冲能量的电流提供了附加电流通路，未辐射的剩余脉冲能量经金属化的过孔进入树形接入线和延迟线，避免了因天线辐射末端的反射引起的拖尾脉冲。与树形接入线相连的稠密分布的金属化过孔使对跖维瓦尔第天线辐射末端的剩余脉冲能量可以尽量多地进入延迟线，更有效的减小拖尾脉冲的影响。延迟线的形状是直线，或者是发夹形，这样树形接入线和延迟线可以在较小的尺寸空间提供尽可能长的电流通路，特别适合于工作频段高的小尺寸天线。树形接入线的长度远小于延迟线，由于延迟线大部分线段的方向与对跖维瓦尔第天线的主辐射方向平行，因此携带剩余脉冲能量的电流在延迟线上朝主辐射方向辐射的能量很少。而且发夹形相邻线段的辐射有抵消作用，所以脉冲信号通过延迟线时的辐射很小，只有到发夹形的末端，由于线段方向的原因以及没有相邻线段的抵消作用，辐射会比较强，形成拖尾脉冲。由于延迟线的延迟作用，这个拖尾脉冲相对于天线的主辐射脉冲，在时间上有了延迟。同时由于没有加载电阻，对天线辐射效率的不利影响也较小。而且延迟线在其占据的空间内不对对跖维瓦尔第天线在主辐射方向上的能量辐射产生影响。另外延迟线开路也使得延迟线远离对跖维瓦尔第天线辐射贴片之间的缝隙，避免影响对跖维瓦尔第天线辐射贴片的正常辐射。调整介质基板的厚度、介质基板材料的介电常数和磁导率、过孔的稠密度、树形接入线和延迟线的长度等都可以改变脉冲信号中拖尾脉冲的延迟时间。

在结构上，该树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线由对跖辐射贴片1、微带馈线2、树形接入线3、延迟线4和介质基板5所构成，其中对跖辐射贴片1、微带馈线2、树形接入线3和延迟线4都在同一块介质基板5上。两个对跖辐射贴片1都是金属贴片，分别位于介质基板5的两面，隔着介质基板5两个辐射贴片1只有少部分的区域相重叠；两个辐射贴片1相对的两个边缘6张开形成喇叭形的开口，对跖辐射贴片1开口的末端是开口最大的位置即天线的辐射末端7；与辐射末端7相反的方向尽头一段，两片对跖辐射贴片1的边缘6平行，这一段为天线的传输段8，传输段8与辐射末端7之间贴片边缘6张口变化的一段为天线的辐射段9；在传输段8，隔着介质基板5，上下两片对跖辐射贴片1有一部分是重叠的，其边缘6平行，因此天线的传输段8可以看成是交错平板传输线，传输段8的一端与天线的辐射段9相连，传输段8的另一端则和微带馈线2相连，微带馈线的导带10一端从侧边与同一面的一片对跖辐射贴片1的边缘6相接，而在介质基板5另一面的一片对跖辐射贴片1则同时作为为微带馈线2的接地面，因此微带馈线2一端从天线的侧边与天线的传输段8相连，微带馈线的另一端就是天线的馈电端11；每个对跖辐射贴片1在其介质基板5的背面都分别有一个树形接入线3和延迟线4；树形接入线3的每一个分枝的末端，都通过金属化过孔12与天线的辐射末端7连接，每个树形接入线3分枝的另一端都汇聚于接入线的汇聚点13；延迟线4的一端和汇聚点13连接，另一端是开路，延迟线4的长度足够长，以保证脉冲能量在延迟线上的传播时间大于所需要的拖尾脉冲相对于主辐射脉冲的延迟时间；延迟线4的形状是直线，或发夹形以便在小尺寸天线条件下提供尽可能长的电流通路，特别适合于工作频段高的小尺寸天线；树形接入线3和延迟线4印制或蚀刻或粘附在介质基板5上，亦可悬浮在空气中；短路孔11或金属化过孔12可以为金属柱或空心金属化过孔，过孔12穿透介质基板5，与每个树形接入线3的分枝末端一一相连；树形接入线3和延迟线4构成天线附加的电流通路。

在制造上，该树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线的制造工艺可以采用半导体工艺、陶瓷工艺、激光工艺或印刷电路工艺。对跖辐射贴片1由导电性能好的导体材料构成，介质基板5要使用损耗尽可能低的介质材料。树形接入线3和延迟线4印制、蚀刻或者放置在介质基板5上，或悬浮在介质基板5上面的空气中。延迟线4采用发夹形，使得延迟线4有足够的长度，以保证脉冲能量在延迟线上的传播时间大于所需要的拖尾脉冲相对于主辐射脉冲的延迟时间；延迟线4也可以采用其它的布线形式，只要延迟线4的长度足够长；延迟线4发夹形的长线段方向与天线主辐射方向一致，以减小发夹形延迟线4的辐射对天线的影响；发夹形延迟线4的相邻小段之间的线距也要小一些以保证延迟线4有足够的长度。根据以上所述，便可实现本发明。

Claims (4)

1.一种树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线，其特征在于该天线包括对跖辐射贴片（1）、微带馈线（2）、树形接入线（3）、延迟线（4）介质基板（5）；两块对跖辐射贴片（1）分别位于介质基板（5）两面，隔着介质基板（5）两个贴片（1）只有少部分的区域相重叠；两个对跖辐射贴片（1）相对的两个边缘（6）张开形成喇叭形的开口，对跖辐射贴片（1）开口的末端是开口最大的位置，也是天线的辐射末端（7）；与辐射末端（7）相反的方向尽头一段，两片对跖辐射贴片（1）的边缘（6）平行，这一段为天线的传输段（8），传输段（8）与辐射末端（7）之间边缘张口变化的一段为天线的辐射段（9）；在传输段（8），隔着介质基板（5），上下两片对跖辐射贴片（1）其边缘（6）平行，构成交错平板传输线；传输段（8）的一端与天线的辐射段（9）相连，传输段（8）的另一端则和微带馈线（2）相连；微带馈线（2）一端是天线馈电端（11），另一端从侧边与天线传输段（8）连接，即微带馈线（2）的导带（10）一端从侧边与介质基板（5）上的同一面的一片对跖辐射贴片（1）的边缘相接，而在介质基板（5）另一面的一片对跖辐射贴片（1）则作为微带馈线（2）的接地面；每个对跖辐射贴片（1）在其介质基板（5）背面都分别有一个树形接入线（3）和延迟线（4），树形接入线（3）与延迟线（4）的一端连接于汇聚点（13），延迟线（4）的另一端开路，树形接入线（3）分枝的另一端通过稠密分布的金属化过孔（12）与天线的辐射末端（7）相接。

2.根据权利要求1所述的树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线，其特征在于每个树形接入线（3）和延迟线（4）印制或蚀刻在介质基板（5）上。

3.根据权利要求1或2所述的树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线，其特征在于延迟线（4）的形状是来回折返排列的直线或者发夹形，延迟线（4）的长度足够长，以保证脉冲能量在延迟线上的传播时间大于所需要的拖尾脉冲相对于主辐射脉冲的延迟时间；延迟线的长度方向与天线的主辐射方向平行。

4.根据权利要求1或2所述的树形接入异面延迟线对跖维瓦尔第脉冲天线，其特征在于延迟线（4）的位置不对天线在主辐射方向的辐射形成遮挡。