CN103594784A - 低背腔超宽带电阻加载偶极子天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低背腔超宽带电阻加载偶极子天线，该天线包括：两个辐射臂、介质板、输入端口和金属背腔，其中，所述两个辐射臂均为半椭圆形，每个辐射臂由平行设置的且与所述辐射臂电性连接的多个分段金属条带和金属条带之间的若干相并联的加载电阻构成；所述加载电阻焊接在所述辐射臂相邻两段金属条带之间，用于减小所述辐射臂上的反射电流；所述两个辐射臂对称地粘接于所述介质板的正表面；所述两个辐射臂相对一侧分别引出一输入端口，作为所述天线的馈电端，用于信号的输入；所述金属背腔位于所述辐射臂的上方，其四边与所述介质板的四边固定在一起。本发明具有结构简单、剖面低等特点，适合于安装在车辆底部，不影响车辆行走能力。

Description

低背腔超宽带电阻加载偶极子天线

技术领域

本发明涉及一种应用于超宽带成像雷达领域的天线，尤其是一种低背腔超宽带电阻加载偶极子天线。

背景技术

超宽带天线是超宽带成像雷达系统中至关重要的一个组成部分，它直接影响着整个系统的性能。超宽带成像雷达系统普遍采用超宽带窄脉冲信号，因此要求天线应具有良好的辐射特性和宽带特性，以及较好的时域特性。目前超宽带成像雷达常用的天线形式有电阻加载领结形天线，TEM喇叭天线以及螺旋天线等。在车载超宽带成像雷达系统中，天线一般安装在车体底部，以提高雷达的探测性能。目前使用的超宽带天线都具有较高的高度，例如中心频率500MHz的电阻加载蝶形天线背腔高度为15cm，安装在车辆底部后，会严重影响车辆移动过程中的跨越障碍物的能力。因此，开发一种低背腔的超宽带天线，对于车载超宽带成像雷达系统有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种低背腔超宽带电阻加载偶极子天线。

本发明提供的一种低背腔超宽带电阻加载偶极子天线包括：两个辐射臂2、介质板4、输入端口1和金属背腔5，其中：

所述两个辐射臂2均为半椭圆形，每个辐射臂由平行设置的且与所述辐射臂2电性连接的多个分段金属条带和金属条带之间的若干相并联的加载电阻3构成；所述加载电阻3焊接在所述辐射臂2相邻两段金属条带之间，用于减小所述辐射臂2上的反射电流；

所述两个辐射臂2对称地粘接于所述介质板4的正表面；

所述两个辐射臂2相对一侧分别引出一输入端口1，作为所述天线的馈电端，用于信号的输入；

所述金属背腔5位于所述辐射臂2的上方，其四边与所述介质板4的四边固定在一起；

所述天线工作时，所述输入端口1外接信号源，外加的激励信号通过输入端口1传输到辐射臂2上，并通过辐射臂2向周围空间辐射出去。

本发明天线可以满足车载超宽带雷达系统的安装要求，具有高度底、频宽带、时域特性好等特点。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的低背腔超宽带电阻加载偶极子天线的立体示意图；

图2是根据本发明一实施例的低背腔超宽带电阻加载偶极子天线的电压驻波比曲线图；

图3是根据本发明一实施例的低背腔超宽带电阻加载偶极子天线的增益曲线图；

图4是根据本发明一实施例的低背腔超宽带电阻加载偶极子天线的辐射信号时域波形曲线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是根据本发明一实施例的低背腔超宽带电阻加载偶极子天线的立体示意图，如图1所示，该低背腔超宽带电阻加载偶极子天线包括：两个辐射臂2、介质板4、输入端口1和金属背腔5，其中：

所述两个辐射臂2中的每个辐射臂均为半椭圆形，由平行设置的且与所述辐射臂2电性连接(比如焊接)的多个分段金属条带和金属条带之间的若干相并联的加载电阻3构成；所述加载电阻3焊接在所述辐射臂2相邻两段金属条带之间，用于减小所述辐射臂2上的反射电流，以改善天线的电压驻波比特性和辐射波形，展宽天线的工作带宽；所述加载电阻的大小通过优化设计获得。

所述两个辐射臂2对称地粘接于所述介质板4的正表面；

所述两个辐射臂2相对一侧分别引出一输入端口1，作为本发明天线的馈电端，可连接发射机或接收机，用于信号的输入；

所述金属背腔5位于所述辐射臂2的上方，其四边与所述介质板4的四边固定在一起。

制作所述辐射臂2时首先制作一半椭圆金属片，然后将半椭圆金属片均分为若干段金属条带，每段金属条带之间留有一定宽度的间隙，然后在相邻两段金属条带之间焊接若干相并联的加载电阻，并将所述半椭圆金属片末端与所述金属背腔5相连接。

在图1所示的本发明一实施例中，所述辐射臂2为半椭圆形，该半椭圆的长轴为380mm，短轴为120mm，所述辐射臂2包括8段平行设置的金属条带，相邻两段金属条带之间通过5个相并联的加载电阻3相连接。

所述输入端口1的输入阻抗设计为100欧姆。

所述金属背腔5的形状为长方体，长度为380mm，宽度为150mm，高度为22mm。

所述介质板4是普通的环氧玻璃布覆铜板(FR4)，长度为380mm，宽度为150mm，厚度为1mm，介电常数为4.4，厚度为1mm。

本发明工作时，所述输入端口1外接信号源，外加的激励信号通过输入端口1传输到辐射臂2上，并通过辐射臂2向周围空间辐射出去，实现雷达探测成像的功能。

如图2所示，为根据本发明一实施例的低背腔超宽带电阻加载偶极子天线的电压驻波比曲线图，图中，横坐标代表频率变量，单位为MHz；纵坐标代表幅度变量。在该实施例中，超宽带偶极子天线的工作频带是250-750MHz，从图2中可以看出，本发明天线的电压驻波比在频带内都小于2。

如图3所示，为根据本发明一实施例的低背腔超宽带电阻加载偶极子天线的增益曲线图，图中，横坐标代表频率变量，单位为MHz；纵坐标代表增益，单位为dB。在该实施例中，超宽带偶极子天线的工作频带是250-750MHz，从图3中可以看出，本发明天线的增益在通带内最高大于-15dB。

如图4所示，为根据本发明一实施例的低背腔超宽带电阻加载偶极子天线的辐射信号时域波形曲线图，图中，横坐标代表时间变量，单位为ns；纵坐标代表电场强度，单位为V/m。在该实施例中，超宽带偶极子天线的时域波形振荡小于主脉冲的1/10，具有良好的时域特性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低背腔超宽带电阻加载偶极子天线，其特征在于，该天线包括：两个辐射臂(2)、介质板(4)、输入端口(1)和金属背腔(5)，其中：

所述两个辐射臂(2)均为半椭圆形，每个辐射臂由平行设置的且与所述辐射臂(2)电性连接的多个分段金属条带和金属条带之间的若干相并联的加载电阻(3)构成；所述加载电阻(3)焊接在所述辐射臂(2)相邻两段金属条带之间，用于减小所述辐射臂(2)上的反射电流；

所述两个辐射臂(2)对称地粘接于所述介质板(4)的正表面；

所述两个辐射臂(2)相对一侧分别引出一输入端口(1)，作为所述天线的馈电端，用于信号的输入；

所述金属背腔(5)位于所述辐射臂(2)的上方，其四边与所述介质板(4)的四边固定在一起；

所述天线工作时，所述输入端口(1)外接信号源，外加的激励信号通过输入端口(1)传输到辐射臂(2)上，并通过辐射臂(2)向周围空间辐射出去。

2.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述半椭圆形的长轴为380mm，短轴为120mm

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属条带的数量为8段，所述加载电阻3的数量为5个。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，在制作所述辐射臂(2)时，首先制作一半椭圆金属片，然后将半椭圆金属片均分为若干段金属条带，每段金属条带之间留有一定宽度的间隙，然后在相邻两段金属条带之间焊接若干相并联的加载电阻，并将所述半椭圆金属片的末端与所述金属背腔(5)相连接。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述输入端口(1)的输入阻抗为100欧姆。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属背腔(5)的形状为长方体。

7.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述长方体的长度为380mm，宽度为150mm，高度为22mm。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述介质板(4)为环氧玻璃布覆铜板。

9.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，所述介质板(4)的长度为380mm，宽度为150mm，厚度为1mm，介电常数为4.4，厚度为1mm。

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