CN117954848A - 微波漏能仪探头天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波漏能仪探头天线，包括采用印制电路板工艺制成的探头天线，探头天线包括与馈电接头的内同轴相连的顶层金属层、用于支撑的中间介质层和与馈电接头的外同轴相连的底层金属层，顶层金属层和底层金属层分别固定于中间介质层的上面和下面；顶层金属层包括依次连接的顶层信号传输段、顶层阻抗变换段和顶层馈电转换段；底层金属层包括依次连接的U形辐射振子、底层阻抗变化段、底层信号传输段和地板，地板的两端均设有用于反射U形辐射振子电磁波及调整U形辐射振子输入阻抗的延伸部，延伸部设到至少1处折弯，且地板设有缝隙，U形辐射振子通过过孔与顶层转换段连接。本发明不仅提高了增益，还可实现小型化。
Description
技术领域
本发明涉及探头天线，具体涉及一种微波漏能仪探头天线。
背景技术
微波漏能仪作为电磁辐射环境检测的重要工具，在评估电磁环境、电子电器产品电磁辐射强度方面起着极其重要的作用，微波漏能仪探头天线是微波漏能仪的关键部件，其承担着将空间电磁波转换为电路射频信号的任务，微波漏能仪探头天线增益的高低直接影响到微波漏能仪探测电磁辐射信号的能力。
目前现有技术方案主要有两种：一种是采用半波偶极子天线作为探头天线，其采用铝合金通过数控机床加工而成，长度约为1/2工作波长，对于915MHz工作频率，其长度约为163mm。这种方案的优点是能提高探头的增益，但是其尺寸相对而言较大，不好实现小型化；另外一种是采用电小偶极子作为探头天线，这种方案的优点是尺寸很小，但缺点很明显，探头天线是立体结构，无法与微波漏能仪主机集成，整体尺寸较大。另外探头天线的增益不够大，不能够很好的探测出空间电磁信号，采用该方案的微波漏能仪无法很好的检测出低强度的微波电磁辐射。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种微波漏能仪探头天线。此微波漏能仪探头天线具有小型化、成本低增益高等优点。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：本微波漏能仪探头天线，包括采用印制电路板工艺制成的探头天线，所述探头天线包括与馈电接头的内同轴相连的顶层金属层、用于支撑的中间介质层和与馈电接头的外同轴相连的底层金属层，所述顶层金属层和底层金属层分别固定于中间介质层的上面和下面；所述顶层金属层包括依次连接的顶层信号传输段、顶层阻抗变换段和顶层馈电转换段；所述底层金属层包括依次连接的U形辐射振子、底层阻抗变化段、底层信号传输段和地板，所述地板的两端均设有用于反射U形辐射振子电磁波及调整U形辐射振子输入阻抗的延伸部，此延伸部设到至少1处折弯，且所述地板设有缝隙，所述U形辐射振子通过过孔与顶层转换段连接。
优选的，所述延伸部包括多段依次连接的延伸段，相邻两段延伸段之间的折弯连接，位于最后一段的延伸段与U形辐射振子的端面之间的间距，此间距的大小为1/4波长。
优选的，所述延伸段的宽度为4mm~5mm。
优选的，所述缝隙具有2个，相对于地板的中线对称设置。
优选的，所述U形辐射振子包括2个对称设置的L形振臂，其中一个L形振臂的一端与底层阻抗变化段连接，另一端的端面朝向相应的延伸部；另一个L形振臂通过过孔与顶层馈电转换段连接，另一端的端面朝向相应的延伸部。
优选的，所述底层信号传输段与顶层信号传输段平行设置。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
1、本微波漏能仪探头天线采用印制电路板工艺制作而成，工艺简单，一致性好，可以大规模生产，生产成本低，小型化。
2、本微波漏能仪探头天线中的底层金属层采用U形辐射振子、底层阻抗变化段、底层信号传输段和地板构成，并在地端的两端设置延伸部。这使用U形辐射振子与具有延伸部的地板相互作用，两者之间的耦合下不仅降低了天线输入端口驻波比，还提高了探头天线的增益。如在同等输入下，天线的增益为7dBi，相比现有技术提高了6dBi。
3、本微波漏能仪探头天线中U形辐射振子和地板在提高增益的同时，还大大缩小了探头天线的尺寸，整体尺寸小于0.25倍工作波长，更好地实现小型化。
附图说明
图1是本发明的微波漏能仪探头天线的结构示意图。
图2是本发明的微波漏能仪探头天线的侧视图。
图3是本发明的微波漏能仪探头天线的正视图。
图4是本发明的微波漏能仪探头天线的后视图。
图5是本发明的微波漏能仪探头天线的输入端口反射系数。
图6是本发明的微波漏能仪探头天线的辐射方向图。
图7是本发明的探头天线与现有的探头天线的增益对比表。
其中，1为探头天线，2为顶层金属层，3为中间介质层，4为底层金属层，5为顶层信号传输段，6为顶层阻抗变换段，7为顶层馈电转换段，8为U形辐射振子，9为底层阻抗变化段，10为底层信号传输段，11为地板，12为延伸部，13为折弯，14为缝隙，15为过孔，16为延伸段，17为L形振臂。
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。
如图1至图4所示的微波漏能仪探头天线，包括采用印制电路板工艺制成的探头天线，所述探头天线包括与馈电接头的内同轴相连的顶层金属层、用于支撑的中间介质层和与馈电接头的外同轴相连的底层金属层，所述顶层金属层和底层金属层分别固定于中间介质层的上面和下面；所述顶层金属层包括依次连接的顶层信号传输段、顶层阻抗变换段和顶层馈电转换段；所述底层金属层包括依次连接的U形辐射振子、底层阻抗变化段、底层信号传输段和地板，所述地板的两端均设有用于反射U形辐射振子电磁波及调整U形辐射振子输入阻抗的延伸部，此延伸部设到至少1处折弯，且所述地板设有缝隙，所述U形辐射振子通过过孔与顶层转换段连接。
具体的，U型辐射振子辐射的电磁波一部分向辐射方向传播，另外一部分向后传播，向后传播的电磁波在具有延伸部的地板上感应出电流，此感应的电流相位翻转了180°，感应的电流一部分向辐射方向传播，另外一部分向后传播，向后传播的电磁波与U型辐射振子辐射的电磁波相互干涉，相位相差180°，两者相互抵消。向辐射方向传播的电磁波传播至U型辐射振子处时，其相位与U型辐射阵子辐射的电磁波相位相差360°，两者相互叠加，增加了探头天线在辐射方向的辐射增益。
所述延伸部包括多段依次连接的延伸段，相邻两段延伸段之间的折弯连接，位于最后一段的延伸段与U形辐射振子的端面之间的间距，此间距的大小为1/4波长。具体的，如图4所示，本实施例的延伸段具有3段，此3段延伸段的长度自延伸方向分别为20mm、30mm和27.5m，而3段延伸段的宽度均为5mm。位于最后一段的延伸段与U形辐射振子的端面之间的间距的大小为a，a等于1/4波长。此结构的延伸部与U形辐射振子相互作用，调整了U形辐射振子的输入阻抗，从而更进一步降低了探头天线输入端的反射系数，从而提高增益。
所述缝隙具有2个，相对于地板的中线对称设置。具体的，如图4所示产，此2个缝隙对称设置，缝隙的长度和宽度分别是11mm和5m，用于消除地板的漏电流，从而更进一步降低探头天线的输入端口的反射系数，提高增益。
所述U形辐射振子包括2个对称设置的L形振臂，其中一个L形振臂的一端与底层阻抗变化段连接，另一端的端面朝向相应的延伸部；另一个L形振臂通过过孔与顶层馈电转换段连接，另一端的端面朝向相应的延伸部。具体的，U形辐射振子的宽度为2mm，L形振臂的两个臂的长度另 31.7mm和38.5mm，采用2个L形振臂构成U形设计，这可不影响探头天线辐射效能的前提下，缩短了探头天线的纵向尺寸。同时其中一个L形振臂的一端与底层阻抗变化段连接，这将接收到的空间电磁波转换为射频电流，传输至馈电接头的外同轴；而L形振臂通过过孔与顶层馈电转换段连接，这将接收到的空间电磁波转换为射频电流，传输至馈电接头的内同轴，从而进一步提高了增益 。
所述底层信号传输段与顶层信号传输段平行设置。底层信号传输段与顶层信号传输段平行设置以构成平行双线，将馈电接头的不平衡传输转换为平衡传输，避免探头天线的漏电流影响 辐射特性，从而稳定探头天线的辐射方向，提高探头天的增益。
本发明的探头天线与现有的探头天线的增益对比如图7。由上图7可知，采用本发明的微波漏能仪探头天线不仅实现了更小型化的设置，还提高了探头天线的增益。
如图5所示，可以看出在工作频率915MHz处，微波漏能仪探头天线的输入端口反射系数小于-25dB，其传输的射频信号基本没有反射，可以很好应用于微波漏能仪中。
如图6所示，可以看出该探头天线具有引向特性，微波漏能仪探头天线辐射方向最大增益约为7dBi，相比现有技术的探头天线，其增益有了大大提高。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.微波漏能仪探头天线，其特征在于：包括采用印制电路板工艺制成的探头天线，所述探头天线包括与馈电接头的内同轴相连的顶层金属层、用于支撑的中间介质层和与馈电接头的外同轴相连的底层金属层，所述顶层金属层和底层金属层分别固定于中间介质层的上面和下面；所述顶层金属层包括依次连接的顶层信号传输段、顶层阻抗变换段和顶层馈电转换段；所述底层金属层包括依次连接的U形辐射振子、底层阻抗变化段、底层信号传输段和地板，所述地板的两端均设有用于反射U形辐射振子电磁波及调整U形辐射振子输入阻抗的延伸部，此延伸部设到至少1处折弯，且所述地板设有缝隙，所述U形辐射振子通过过孔与顶层转换段连接。
2.根据权利要求1所述的微波漏能仪探头天线，其特征在于：所述延伸部包括多段依次连接的延伸段，相邻两段延伸段之间的折弯连接，位于最后一段的延伸段与U形辐射振子的端面之间的间距，此间距的大小为1/4波长。
3.根据权利要求2所述的微波漏能仪探头天线，其特征在于：所述延伸段的宽度为4mm~5mm。
4.根据权利要求1所述的微波漏能仪探头天线，其特征在于：所述缝隙具有2个，相对于地板的中线对称设置。
5.根据权利要求1所述的微波漏能仪探头天线，其特征在于：所述U形辐射振子包括2个对称设置的L形振臂，其中一个L形振臂的一端与底层阻抗变化段连接，另一端的端面朝向相应的延伸部；另一个L形振臂通过过孔与顶层馈电转换段连接，另一端的端面朝向相应的延伸部。
6.根据权利要求1所述的微波漏能仪探头天线，其特征在于：所述底层信号传输段与顶层信号传输段平行设置。
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