CN116666953B - 全向炮弹引信探测器天线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种全向炮弹引信探测器天线，包括：金属辐射体、内置金属接地层、介质基板、接地金属过孔、馈电金属过孔和微带馈电网络。介质基板包括第一介质基板和第二介质基板，接地金属过孔和馈电金属过孔嵌入并贯穿第一介质基板和第二介质基板，微带馈电网络设置在第二介质基板外侧；接地金属过孔连接内置金属接地层；馈电金属过孔连接微带馈电网络。内置金属接地层为多层，且内置金属接地层设置在第一介质基板和第二介质基板之间。金属辐射体第一端暴露在第一介质基板外侧，第二端接入馈电金属过孔中。金属辐射体的长度为对应频段波长的四分之一，本申请中的天线对介质基板的占用面积更小。

Description

全向炮弹引信探测器天线

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种全向炮弹引信探测器天线。

背景技术

炮弹引信是炮弹中的一个重要部件，它的作用是在炮弹飞行过程中控制炮弹的爆炸时间和位置。

现有技术中通过专用的炮弹引信探测器天线对炮弹引信进行探测，现有的小型炮弹引信的探测器天线由于尺寸的限制，一般都采用微带贴片天线或者缝隙天线的形式，而微带贴片天线和缝隙天线大都是定向天线，在炮弹自身转速不快时，定向天线近距离探测引信可能会出现炮弹还没自旋一圈就已经飞出探测器探测距离的情况，这就导致了定向天线会出现一定的探测盲区。若定向天线要实现360°的全向覆盖探测，在不考虑炮弹转速的前提下，就需要布置更多的天线。

现有的炮弹引信的探测器天线结构大多采用多层介质基板实现，定向天线对介质基板的占用本身已经较高，若定向天线要实现360°的全向覆盖探测则需要更高的介质基板占用。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中的炮弹引信探测器天线若需实现360°全向覆盖探测需要很高的介质基板占用的问题，本申请提供一种全向炮弹引信探测器天线。

本申请的方案如下：

一种全向炮弹引信探测器天线，包括：

金属辐射体、内置金属接地层、介质基板、接地金属过孔、馈电金属过孔和微带馈电网络；

所述介质基板包括第一介质基板和第二介质基板，所述接地金属过孔和所述馈电金属过孔嵌入并贯穿所述第一介质基板和所述第二介质基板，所述微带馈电网络设置在所述第二介质基板外侧；

所述接地金属过孔连接所述内置金属接地层；

所述馈电金属过孔连接所述微带馈电网络；

所述内置金属接地层为多层，且所述内置金属接地层设置在所述第一介质基板和所述第二介质基板之间；

所述金属辐射体第一端暴露在所述第一介质基板外侧，第二端接入所述馈电金属过孔中；

所述金属辐射体的长度为对应频段波长的四分之一。

优选地，所述天线还包括：

外置金属接地层；

所述外置金属接地层设置在所述第二介质基板外侧。

优选地，所述天线还包括：

金属接地层反射面；

所述金属接地层反射面设置在所述第一介质基板外侧。

优选地，所述天线还包括：

风帽；

所述金属辐射体、内置金属接地层、介质基板、接地金属过孔、馈电金属过孔和微带馈电网络设置在所述风帽内部。

优选地，所述金属辐射体第一端的直径大于第二端的直径。

优选地，所述金属辐射体包括第一圆柱体和第二圆柱体；

所述第一圆柱体为所述金属辐射体的第一端，所述第二圆柱体为所述金属辐射体的第二端。

优选地，所述金属辐射体为圆台结构。

优选地，所述内置金属接地层之间通过粘接层进行粘接。

优选地，所述接地金属过孔为多个；

所述接地金属过孔围绕所述馈电金属过孔和所述微带馈电网络设置，且在所述微带馈电网络底端留有缺口。

优选地，所述馈电金属过孔与地绝缘。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请中的全向炮弹引信探测器天线，包括：金属辐射体、内置金属接地层、介质基板、接地金属过孔、馈电金属过孔和微带馈电网络。本申请中，介质基板构成天线的主体部分，介质基板包括第一介质基板和第二介质基板，接地金属过孔和馈电金属过孔嵌入并贯穿第一介质基板和第二介质基板，微带馈电网络设置在第二介质基板外侧；接地金属过孔连接内置金属接地层；馈电金属过孔连接微带馈电网络。内置金属接地层为多层，且内置金属接地层设置在第一介质基板和第二介质基板之间，本申请中，接地金属过孔连通多层内置金属接地层进行接地，并起到屏蔽馈电金属过孔辐射的作用。金属辐射体第一端暴露在第一介质基板外侧，第二端接入馈电金属过孔中，使得金属辐射体与微带馈电网络连接，微带馈电网络实现自身芯片与金属辐射体的阻抗匹配，这样就能使微带馈电网络的射频信号在金属辐射体上发生辐射，产生电磁波信号，从而实现探测功能。本申请基于现有的二分之一波长偶极子天线对整个空间均有辐射功率的特点，利用镜像法将本申请中的探测器天线引入接地面，从而将半波长偶极子天线的长度减少一半，得到四分之一波长的单极子天线即金属辐射体，本申请中的四分之一波长的单极子天线因为引入接地面，电磁波虽然只能在接地面上方有辐射功率，但是依然可以完成对炮弹引信的探测，对应的，单极子天线的尺寸是对应偶极子天线的一半，即金属辐射体的长度为对应频段波长的四分之一。本申请中的全向炮弹引信探测器天线的整体设计可以实现360°全向覆盖探测。现有的定向天线如微带贴片天线的介质基板占用面积一般为以对应频段波长为边长的正方形面积大小，而本申请中的金属辐射体的长度仅为对应频段波长的四分之一，本申请中的金属辐射体对介质基板的占用面积更小，且本申请中只需要两层介质基板即可，通过减少介质基板的层数降低对介质基板的占用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的一种全向炮弹引信探测器天线的结构示意图；

图2是本申请一个实施例提供的一种全向炮弹引信探测器天线的局部结构示意图；

图3是本申请一个实施例提供的一种金属辐射体的结构示意图；

图4是本申请一个实施例提供的一种金属辐射体的结构示意图；

图5是本申请一个实施例提供的另一种全向炮弹引信探测器天线的结构示意图。

附图标记：金属辐射体-1；内置金属接地层-2；介质基板-3；第一介质基板-31；第二介质基板-32；接地金属过孔-4；馈电金属过孔-5；微带馈电网络-6；外置金属接地层-7；金属接地层反射面-8；风帽-9；粘接层-10。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例一

一种全向炮弹引信探测器天线，参照图1-图2，包括：

金属辐射体1、内置金属接地层2、介质基板3、接地金属过孔4、馈电金属过孔5和微带馈电网络6；

介质基板3包括第一介质基板31和第二介质基板32，接地金属过孔4和馈电金属过孔5嵌入并贯穿第一介质基板31和第二介质基板32，微带馈电网络6设置在第二介质基板32外侧；

接地金属过孔4连接内置金属接地层2；

馈电金属过孔5连接微带馈电网络6；

内置金属接地层2为多层，且内置金属接地层2设置在第一介质基板31和第二介质基板32之间；

金属辐射体1第一端暴露在第一介质基板31外侧，第二端接入馈电金属过孔5中；

金属辐射体1的长度为对应频段波长的四分之一。

需要说明的是，金属辐射体1为本实施例中的全向炮弹引信探测器天线的核心部件，本实施例中的金属辐射体1为单极子天线。本实施例中，基于现有的二分之一波长偶极子天线对整个空间均有辐射功率的特点，利用镜像法将探测器天线引入接地面，从而将半波长偶极子天线的长度减少一半，得到四分之一波长的单极子天线即金属辐射体1，本实施例中的四分之一波长的单极子天线因为引入接地面，电磁波虽然只能在接地面上方有辐射功率，但是依然可以完成对炮弹引信的探测，对应的，单极子天线的尺寸是对应偶极子天线的一半，即金属辐射体1的长度为对应频段波长的四分之一。对应的，单极子天线的阻抗也是偶极子天线的一半，在具体实践中约为37.5Ω；由于单极子天线辐射只集中在接地面上方，故增益是对应偶极子天线的2倍，约为5.15dBi。

在具体实践中，金属辐射体1第一端的直径大于第二端的直径。

金属辐射体1两端粗细尺寸不一样，略粗的一端作为辐射体暴露在第一介质基板31外侧，另一端需要比馈电金属过孔5略细，没有塞孔处理的馈电金属过孔5可以作为金属辐射体1的定位孔，避免焊接时偏位，影响天线性能。

需要说明的是，以第一介质基板31与内置金属接地层2接触的一侧为第一介质基板31内侧为基准，第一介质基板31外侧即为第一介质基板31与空气接触的一侧。以第二介质基板32与内置金属接地层2接触的一侧为第二介质基板32内侧为基准，第二介质基板32外侧即为第二介质基板32与空气接触的一侧。

在具体实践中，金属辐射体1的实现方式具有多种，举例说明：

1）如图3所示，金属辐射体1包括第一圆柱体和第二圆柱体；

第一圆柱体为金属辐射体1的第一端，第二圆柱体为金属辐射体1的第二端。

2）如图4所示，金属辐射体1为圆台结构。

可以理解的是，本实施例中的金属辐射体1也可以为其他规则或者不规则形状，金属辐射体1的形状对本实施例中的技术方案基本没有实质性影响。

需要说明的是，参照图2，接地金属过孔4为多个；

接地金属过孔4围绕馈电金属过孔5和微带馈电网络6设置。

在具体实践中，接地金属过孔4在围绕馈电金属过孔5和微带馈电网络6设置时，在微带馈电网络6底端留有缺口。

需要说明的是，接地金属过孔4连通多层内置金属接地层2进行接地，并起到屏蔽馈电金属过孔5辐射的作用。

需要说明的是，接地金属过孔4在围绕馈电金属过孔5和微带馈电网络6设置时，在微带馈电网络6底端留有缺口是为了减小对微带馈电网络6与金属辐射体1的阻抗匹配的影响。

需要说明的是，过孔是镀在电路板顶层与底层之间的通孔外的金属圆柱体，在具体实践中，接地金属过孔4为如图2所示的圆柱形小孔。

在具体实践中，内置金属接地层2设置两层即可。

需要说明的是，介质基板3即为现有技术中的PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）板。

需要说明的是，本实施例中的馈电金属过孔5与地绝缘，馈电金属过孔5的一端与金属辐射体1焊接，另一端与微带馈电网络6连接，这样就能使微带馈电网络6实现自身芯片与金属辐射体1的阻抗匹配。

需要说明的是，本实施例中的微带馈电网络6选用现有技术中的常规微带馈电网络6即可。

可以理解的是，本实施例中的全向炮弹引信探测器天线，包括：金属辐射体1、内置金属接地层2、介质基板3、接地金属过孔4、馈电金属过孔5和微带馈电网络6。本实施例中，介质基板3构成天线的主体部分，介质基板3包括第一介质基板31和第二介质基板32，接地金属过孔4和馈电金属过孔5嵌入并贯穿第一介质基板31和第二介质基板32，微带馈电网络6设置在第二介质基板32外侧；接地金属过孔4连接内置金属接地层2；馈电金属过孔5连接微带馈电网络6。内置金属接地层2为多层，且内置金属接地层2设置在第一介质基板31和第二介质基板32之间，本实施例中，接地金属过孔4连通多层内置金属接地层2进行接地，并起到屏蔽馈电金属过孔5辐射的作用。金属辐射体1第一端暴露在第一介质基板31外侧，第二端接入馈电金属过孔5中，使得金属辐射体1与微带馈电网络6连接，微带馈电网络6实现自身芯片与金属辐射体1的阻抗匹配，这样就能使微带馈电网络6的射频信号在金属辐射体1上发生辐射，产生电磁波信号，从而实现探测功能。本实施例基于现有的二分之一波长偶极子天线对整个空间均有辐射功率的特点，利用镜像法将本实施例中的探测器天线引入接地面，从而将半波长偶极子天线的长度减少一半，得到四分之一波长的单极子天线即金属辐射体1，本实施例中的四分之一波长的单极子天线因为引入接地面，电磁波虽然只能在接地面上方有辐射功率，但是依然可以完成对炮弹引信的探测，对应的，单极子天线的尺寸是对应偶极子天线的一半，即金属辐射体1的长度为对应频段波长的四分之一。本实施例中的全向炮弹引信探测器天线的整体设计可以实现360°全向覆盖探测。现有的定向天线如微带贴片天线的介质基板占用面积一般为以对应频段波长为边长的正方形面积大小，而本实施例中的金属辐射体1的长度仅为对应频段波长的四分之一，本实施例中的金属辐射体1对介质基板的占用面积更小，且本实施例中只需要两层介质基板即可，通过减少介质基板的层数降低对介质基板的占用。

实施例二

参照图5，全向炮弹引信探测器天线还包括：

外置金属接地层7；

外置金属接地层7设置在第二介质基板32外侧。

需要说明的是，如图5所示，本实施例中除在两层介质基板之间设置内置金属接地层2外，还在第二介质基板32外侧设置外置金属接地层7。在具体实践中，外置金属接地层7设置一层即可。本实施例中通过在第二介质基板32外侧设置外置金属接地层7可以更好的屏蔽馈电金属化过孔的辐射。

需要说明的是，外置金属接地层7和内置金属接地层2均可直接采用现有技术中的常规金属接地层。

参照图5，全向炮弹引信探测器天线还包括：

金属接地层反射面8；

金属接地层反射面8设置在第一介质基板31外侧。

需要说明的是，如图5所示，本实施例中在第一介质基板31外侧设置金属接地层反射面8，金属接地层反射面8的作用是把金属辐射体1向下辐射的电磁波能量向上反射一部分，以提升增益，并且金属接地层反射面8还可以屏蔽金属辐射体1的辐射，减少其对微带馈电网络6的电磁干扰。

参照图5，全向炮弹引信探测器天线还包括：风帽9；

金属辐射体1、内置金属接地层2、介质基板3、接地金属过孔4、馈电金属过孔5和微带馈电网络6设置在风帽9内部。

需要说明的是，风帽9也称防风帽、天线保护罩、天线防风罩，是天线外侧设置的保护罩，用于进行防风防水防晒等，对内部的天线进行保护。

需要说明的是，参照图5，本实施例中的技术方案利用风帽9下面不用的空间构建本实施例中的全向炮弹引信探测器天线，以代替微带贴片天线或者缝隙天线，使天线布局3D化。

在具体实践中，通过仿真设计，如需在天线的外面增加风帽9，会对天线的增益带来恶化和损耗，在增加了风帽9后，本实施例中的全向炮弹引信探测器天线的实际增益在3.9dBi左右，不圆度约为1.8。

需要说明的是，参照图5，内置金属接地层2之间通过粘接层10进行粘接。

在具体实践中，内置金属接地层2设置两层即可，两层内置金属接地层2之间通过粘接层10进行粘接，既可防止内置金属接地层2脱落，也可以通过粘接层10增强对辐射的屏蔽效果。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种全向炮弹引信探测器天线，其特征在于，包括：

金属辐射体、内置金属接地层、介质基板、接地金属过孔、馈电金属过孔和微带馈电网络；

所述介质基板包括第一介质基板和第二介质基板，所述接地金属过孔和所述馈电金属过孔嵌入并贯穿所述第一介质基板和所述第二介质基板，所述微带馈电网络设置在所述第二介质基板外侧；

所述接地金属过孔连接所述内置金属接地层；

所述馈电金属过孔连接所述微带馈电网络；

所述内置金属接地层为多层，且所述内置金属接地层设置在所述第一介质基板和所述第二介质基板之间；

所述金属辐射体第一端暴露在所述第一介质基板外侧，第二端接入所述馈电金属过孔中；

所述金属辐射体的长度为对应频段波长的四分之一。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线还包括：

外置金属接地层；

所述外置金属接地层设置在所述第二介质基板外侧。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线还包括：

金属接地层反射面；

所述金属接地层反射面设置在所述第一介质基板外侧。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线还包括：

风帽；

所述金属辐射体、内置金属接地层、介质基板、接地金属过孔、馈电金属过孔和微带馈电网络设置在所述风帽内部。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属辐射体第一端的直径大于第二端的直径。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述金属辐射体包括第一圆柱体和第二圆柱体；

所述第一圆柱体为所述金属辐射体的第一端，所述第二圆柱体为所述金属辐射体的第二端。

7.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述金属辐射体为圆台结构。

8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述内置金属接地层之间通过粘接层进行粘接。

9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述接地金属过孔为多个；

所述接地金属过孔围绕所述馈电金属过孔和所述微带馈电网络设置，且在所述微带馈电网络底端留有缺口。

10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述馈电金属过孔与地绝缘。