CN102361162B - 树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线 - Google Patents

Abstract

树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线由渐变槽线辐射贴片（1）、介质基板（2）、微带馈线（3）、树形接入线（4）、连通延迟线（5）和加载电阻（6）组成；加载电阻分布在连通延迟线上；两个渐变槽线辐射贴片之间缝隙的边缘张开形成喇叭形开口；渐变槽线辐射贴片末端开口最大位置是天线辐射末端（8），缝隙开口另一端是槽线（9）开路端；微带馈线一端是馈电端（10），另一端是微带到槽线的过渡段（11）；树形接入线位于渐变槽线辐射贴片的介质基板背面区域，每个区域树形接入线分枝汇聚于汇聚点（13），再经连通延迟线相连；树形接入线分枝另一方向末端通过金属化过孔（14）与天线辐射末端（8）连接。

Description

树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线

技术领域

本发明涉及一种脉冲天线，尤其是一种树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线，属于脉冲天线制造的技术领域。

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，在天线辐射末端会有剩余的未辐射出去的脉冲电流，剩余脉冲电流会在天线中沿原来的路径返回，在此后的过程中继续辐射电磁能量，因此会形成拖尾脉冲。在脉冲天线用于探地雷达时,这些拖尾脉冲与来自目标的信号在时域相重叠，从而对目标信号产生干扰，因此通常要采取措施降低辐射脉冲波形中拖尾脉冲的影响。渐变槽线天线作为一种脉冲天线，具有工作频带宽，制作简单等优点。渐变槽线天线的应用非常广泛，在探地雷达中也有较多的应用。目前，对于渐变槽线脉冲天线，常用的降低拖尾脉冲影响的方法是电阻加载法。现有的电阻加载大部分都是分布加载，此时电阻位于天线的馈电点和辐射末端之间，加载电阻在吸收天线辐射末端的剩余脉冲能量同时也会吸收本可以辐射出去的脉冲能量，因此采用该种电阻加载会降低天线的辐射效率。同时渐变槽线脉冲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。而且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。另外，随着工作频率降低，天线辐射能力的下降，造成低频能量不能有效的辐射，但从天线的馈电端看，天线是开路的，天线的阻抗不匹配，低频能量反射出天线，影响发射机的工作。因此传统的电阻加载不能解决这个问题，使得电阻加载天线的工作频率难以大幅度减低，天线的阻抗带宽难以有效的展宽。

发明内容

技术问题: 本发明目的是提出一种树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线，该天线在尺寸小的情况下，可以有效降低拖尾脉冲幅度，并且对天线辐射效率的影响较小，而且可以展宽天线的阻抗带宽。

技术方案：本发明的树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线包括一对渐变槽线辐射贴片、介质基板、微带馈线、树形接入线、连通延迟线和加载电阻；两个渐变槽线辐射贴片对称的位于介质基板同一面，微带馈线的导带、树形接入线、连通延迟线和加载电阻在介质基板的另一面；两个辐射贴片之间缝隙的边缘张开形成喇叭形开口，渐变槽线辐射贴片末端开口最大位置是天线辐射末端，与喇叭形开口相对的另一端是槽线开路端；微带馈线的外端是天线的馈电端，内端先是微带馈线到槽线的过渡段，然后在末端由短路孔将微带馈线的导带与另一面的渐变槽线辐射贴片连接；树形接入线的分枝汇聚于汇聚点接连通延迟线，树形接入线分枝另一方向的末端经过金属化过孔与背面的辐射末端连接；连通延迟线一端与汇聚点连接，另一端将左右两段连通延迟线连通，加载电阻分布在连通延迟线上。

所述的微带馈线到槽线的过渡段靠近槽线的开路端。

树形接入线和连通延迟线印制、蚀刻或者放置在介质基板上，或悬浮在介质基板上面的空气中。

天线的辐射末端由稠密分布的金属化过孔与树形接入线的分枝末端相接，使渐变槽线脉冲天线辐射末端的剩余脉冲能量能尽量多地进入电流通路。

连通延迟线的形状为来回折返排列的直线或者发夹形，其长度大于天线最高工作波长的一半，导线的长度方向与天线的主辐射方向平行。

加载电阻是集中参数形式的电阻或者是以延迟线本身的损耗为电阻的分布参数形式的电阻。

连通延迟线上存在若干不连续处，由加载电阻将其相连接，构成连通的树形接入线延迟线电阻加载的电流通路。脉冲信号首先从渐变槽线脉冲天线的馈电端输入，经过微带馈线，微带到槽线的过渡段，传播到槽线上。再经过槽线传播到辐射段，边传播边辐射至天线的辐射末端，在天线的辐射末端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电阻加载的连通延迟线，树形接入线和连通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电阻加载的树形延迟线，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；连通延迟线上的加载电阻将消耗进入电流通路的剩余脉冲能量，使得拖尾脉冲幅度大大降低。另外从馈电端看，天线不再是开路，其加载电阻决定了天线的低频输入阻抗，选择适合的加载电阻，可以减少低频能量的反射，因此大大展宽了天线的阻抗带宽。与树形接入线相连的稠密分布的金属化过孔使渐变槽线脉冲天线辐射末端的剩余脉冲能量可以尽量多地进入连通延迟线，更有效的减小拖尾脉冲的影响。由于连通延迟线大部分线段的方向与渐变槽线天线的主辐射方向平行，因此在连通延迟线上朝主辐射方向辐射的能量很少。而且接入线和连通延迟线在其占据的空间内不对渐变槽线脉冲天线在主辐射方向上的能量辐射产生影响。同时由于加载电阻不吸收渐变槽线辐射贴片的脉冲电流，此种电阻加载方式对天线辐射效率的不利影响也较小。树形接入线和连通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。调整加载电阻的阻值之和、调整加载电阻的阻值在连通延迟线上的分布方式、过孔的稠密度、接入线和连通延迟线的长度等都可以改变脉冲信号中拖尾脉冲的幅度。

有益效果：本发明的有益效果是，对渐变槽线脉冲天线进行了树形接入线连通的延迟线电阻加载，使得在小尺寸天线条件下，可以有效降低辐射波形中拖尾脉冲的幅度，展宽天线的阻抗带宽，降低加载电阻对脉冲天线辐射效率的不利影响。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中有：渐变槽线辐射贴片1，介质基板2，微带馈线3，树形接入线4，连通延迟线5，加载电阻6，微带馈线的导带7，天线的辐射末端8，槽线9，天线的馈电端10，微带到槽线的过渡段11，短路孔12，接入线汇聚点13，金属化过孔14。

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：树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线由一对渐变槽线辐射贴片、介质基板、微带馈线、一对树形接入线、连通延迟线和加载电阻组成；其中渐变槽线辐射贴片位于介质基板的一面，微带馈线的导带、树形接入线、连通延迟线和加载电阻位于介质基板的另一面。两片渐变槽线辐射贴片位于介质基板的同一表面，两片渐变槽线辐射贴片之间缝隙的边缘张开形成喇叭形的开口，辐射贴片末端开口最大的位置，是天线的辐射末端。在缝隙开口另外的方向尽头一段，两片渐变槽线辐射贴片之间缝隙的边缘平行，形成槽线，槽线与辐射末端之间贴片缝隙宽度变化的一段为天线的辐射段；槽线的一端是开路，槽线的另一端接天线的辐射段。微带馈线的接地面就是一片渐变槽线辐射贴片，微带馈线的一端是天线的馈电端，微带馈线的另一端是微带到槽线的过渡段；过渡段靠近槽线的开路端，在过渡段，微带的导带在槽线的介质基板上方跨过缝隙，然后通过短路孔在缝隙的边缘与另一片渐变槽线贴片连接。树形接入线位于渐变槽线辐射贴片的介质基板背面的区域内。在每个渐变槽线辐射贴片的介质基板背面分布有一个树形接入线，树形接入线的分枝呈辐射状汇聚于一处，即接入线的汇聚点。两区域的树形接入线通过接入线的汇聚点经连通延迟线相连，连通延迟线上分布有加载电阻，连通延迟线的长度通常大于天线最大工作波长的一半或更多。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。树形接入线上可以有也可以没有加载电阻。连通延迟线上存在若干不连续处，由加载电阻将其相连接，构成树形接入线连通的延迟线电阻加载的电流通路。脉冲信号首先从渐变槽线脉冲天线的馈电端加入，经过微带馈线，微带到槽线的过渡段，传播到槽线上。再经过槽线传播到辐射段，边传播边辐射至天线的辐射末端，在天线的辐射末端未辐射的剩余脉冲能量经金属化过孔进入树形接入线和连通的电阻加载的延迟线，接入线和连通延迟线一起为剩余脉冲能量的电流提供了附加电流通路，连通延迟线上的加载电阻将消耗进入电流通路的剩余脉冲能量，使得拖尾脉冲幅度大大降低。另外从馈电端看，天线不再是开路，其加载电阻决定了天线的低频输入阻抗，选择适合的加载电阻，可以减少低频能量的反射，因此大大展宽了天线的阻抗带宽。稠密分布的金属化过孔使渐变槽线脉冲天线辐射末端的剩余脉冲能量能尽量多地进入电流通路，从而可以更有效地降低拖尾脉冲的影响。连通延迟线的形状为直线或者发夹形，树形接入线和连通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。树形接入线和连通延迟线印制或蚀刻或粘附在介质基板上，亦可悬浮在空气中。由于连通延迟线大部分线段的方向与渐变槽线的主辐射方向平行，因此连通延迟线上朝主辐射方向辐射的能量很少。而且树形接入线和连通延迟线在其占据的空间内不对渐变槽线脉冲天线在主辐射方向上的能量辐射产生影响。同时由于电阻不吸收渐变槽线辐射贴片的脉冲电流，此种电阻加载对天线辐射效率的不利影响也较小。调整加载电阻的阻值之和、调整加载电阻的阻值在连通延迟线上的分布方式、过孔的稠密度、接入线和连通延迟线的长度等都可以改变脉冲信号中拖尾脉冲的幅度。

在结构上，该树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线由渐变槽线辐射贴片1、介质基板2、微带馈线3、树形接入线4、连通延迟线5和加载电阻6组成，其中渐变槽线辐射贴片1和微带馈线3的导带7、树形接入线4、连通延迟线5、加载电阻6分别位于同一介质基板2的两侧，加载电阻6分布在连通延迟线5上。两片渐变槽线辐射贴片1之间缝隙的边缘张开形成喇叭形的开口，辐射贴片1末端开口最大的位置，是天线的辐射末端8；与辐射末端8相反的方向尽头一段，两片渐变槽线辐射贴片缝隙的边缘平行，形成槽线9，槽线9与辐射末端8之间贴片缝隙宽度变化的一段为天线的辐射段；槽线的一端是开路，槽线的另一端接天线的辐射段；微带馈线3的接地面就是一片渐变槽线辐射贴片1，微带馈线3的一端是天线的馈电端10，微带馈线3的另一端是微带到槽线的过渡段11；过渡段11靠近槽线9的开路端，在过渡段11，微带3的导带7在槽线9介质基板2的上方跨过缝隙，然后通过短路孔12在缝隙的边缘与另一片渐变槽线贴片1连接。树形接入线4和连通延迟线5位于渐变槽线辐射贴片1所对应的介质基板2背面的区域内，在每个渐变槽线辐射贴片1所对的介质基板2背面分布有一个树形接入线4，树形接入线4分枝呈辐射状汇聚于接入线汇聚点13，两区域的树形接入线4通过接入线汇聚点13经连通延迟线5相连，每个树形接入线4的分枝在其另一方向末端，通过金属化过孔14与天线的辐射末端8连接。连通延迟线形状可以为直线形，也可以为发夹形，连通延迟线的长度通常大于天线最大工作波长的一半或更多。短路孔12或金属化过孔14可以为金属柱或空心金属化过孔，过孔14稠密均匀分布，穿透介质基板2，与每个树形接入线4的分枝末端一一相连。连通延迟线5上分布有加载电阻6，、树形接入线4可以有也可以没有加载电阻6，加载电阻6可以为分布参数形式的电阻，加载电阻6由连通延迟线5的损耗提供，此时连通延迟线5本身是损耗传输线；加载电阻6也可以为集中参数形式的电阻，此时连通延迟线5上存在若干不连续处，由加载电阻6将其相连接。树形接入线4、连通延迟线5和加载电阻6构成树形接入线连通的电阻加载延迟线的电流通路。

在制造上，该树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线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。该树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线由渐变槽线辐射贴片1、介质基板2、微带馈线3、树形接入线4、连通延迟线5和加载电阻6所组成，其中渐变槽线辐射贴片1由导电性能良好的导体材料构成，位于介质基板2的同一表面，介质基板2要使用损耗尽可能低的介质材料。树形接入线4和连通延迟线5制作在介质基板2的另一侧，连通延迟线5的长度通常大于天线最大工作波长的一半或更多，因此连通延迟线5的形状为直线或者制作为发夹状形，以保证在天线小的尺寸空间内连通延迟线5能够足够长。连通延迟线5上分布有加载电阻6，加载电阻6可以是表面贴装电阻或者带引线的电阻；也可以用电阻比较大的导线作为连通延迟线5，这时可少用或者不用加载电阻6，连通延迟线5本身的导线电阻就代替了加载电阻6的作用。

根据以上所述，便可实现本发明。

Claims (6)

1.一种树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线，其特征在于该天线包括一对渐变槽线辐射贴片（1）、介质基板（2）、微带馈线（3）、树形接入线（4）、连通延迟线（5）和加载电阻（6）；两个渐变槽线辐射贴片（1）对称的位于介质基板（2）同一面，微带馈线的导带（7）、树形接入线（4）、连通延迟线（5）和加载电阻（6）在介质基板的另一面；两个辐射贴片（1）之间缝隙的边缘张开形成喇叭形开口，渐变槽线辐射贴片（1）末端开口最大位置是天线辐射末端（8），与喇叭形开口相对的另一端是槽线（9）开路端；微带馈线（3）的外端是天线的馈电端（10），内端先是微带馈线到槽线的过渡段（11），然后在微带馈线（3）的末端由短路孔（12）将微带馈线的导带（7）与另一面的渐变槽线辐射贴片（1）连接；树形接入线（4）的分枝汇聚于汇聚点（13）接连通延迟线（5），树形接入线（4）分枝另一方向的末端经过金属化过孔（14）与背面的辐射末端（8）连接；连通延迟线（5）一端与汇聚点（13）连接，另一端将左右两段连通延迟线连通，加载电阻（6）分布在连通延迟线（5）上。

2.根据权利要求1所述的树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线，其特征在于所述的微带馈线（3）到槽线（9）的过渡段（11）靠近槽线（9）的开路端。

3.根据权利要求1或2所述的树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线，其特征在于树形接入线（4）和连通延迟线（5）印制、蚀刻或者放置在介质基板（2）上。

4.根据权利要求1所述的树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线，其特征在于天线的辐射末端（8）由稠密分布的金属化过孔（14）与树形接入线（4）的分枝末端相接，使渐变槽线脉冲天线辐射末端（8）的剩余脉冲能量能尽量多地进入电流通路。

5.根据权利要求1或2所述的树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线，其特征在于连通延迟线（5）的形状为来回折返排列的直线或者发夹形，其长度大于天线最高工作波长的一半，导线的长度方向与天线的主辐射方向平行。

6.根据权利要求1所述的树形接入连通延迟线电阻加载渐变槽线脉冲天线，其特征在于加载电阻（6）是集中参数形式的电阻或者是以连通延迟线(5)本身的损耗为电阻的分布参数形式的电阻。

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