CN202308310U - 一种用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线 - Google Patents

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王暖让
方维海
柏兵
年丰
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Abstract

本实用新型公开了一种用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线，该槽线天线包括介质基板(1)、第一阻抗匹配段(2)、第二阻抗匹配段(3)、第三阻抗匹配段(4)、微带短截线(5)、槽线谐振腔(6)、槽线(7)和辐射段(8)；所述第一阻抗匹配段(2)、所述第二阻抗匹配段(3)、所述第三阻抗匹配段(4)和所述微带短截线(5)镀在所述介质基板(1)的一侧；所述槽线谐振腔(6)和所述槽线(7)位于所述介质基板(1)的另一侧，在该侧除所述槽线谐振腔(6)和所述槽线(7)外的其余部分为所述辐射段(8)，所述辐射段(8)上覆盖有金属导体层；所述槽线谐振腔(6)为带有开口的圆环状凹槽，所述槽线(7)为喇叭状的凹槽，且所述槽线谐振腔(6)的开口处与所述槽线(7)的最窄端相连接。

Description

一种用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线
技术领域
本实用新型涉及一种超宽带槽线天线，特别是一种用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线。
背景技术
毫米波技术广泛应用于雷达、制导、导航、遥感和无线通信等领域，而毫米波天线成为系统的核心器件之一，特别是宽频带、小型化的天线越来越受到广泛的关注。毫米波成像人体安检系统中，用于人体扫描的天线阵中的天线单元有多种形式，例如槽线天线、贴片天线、波导、偶极子单元和介质杆单元等。由于槽线天线具有良好的时域特性、非色散特性、体积小、重量轻、可靠性高、一致性好等优点而在毫米波成像人体安检系统中逐渐得到应用。
目前，用于毫米波成像人体安检系统的传统天线主要有喇叭天线和介质天线，其中介质天线用低介电常数(相对介电常数约为1.5-3.0)的介质材料制成，主要由匹配段和双向渐变的辐射段等组成；喇叭天线主要由4块张开成V字形的三角平板组成，利用波导进行馈电。由于介质材料较软，介质天线的结构复杂，加工难度大，一致性差。喇叭天线的增益较低，旁瓣过高，全频段内的天线特性差。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线。
本实用新型提供的槽线天线包括介质基板、第一阻抗匹配段、第二阻抗匹配段、第三阻抗匹配段、微带短截线、槽线谐振腔、槽线和辐射段；所述第一阻抗匹配段、所述第二阻抗匹配段、所述第三阻抗匹配段和所述微带短截线镀在所述介质基板的一侧；所述槽线谐振腔和所述槽线位于所述介质基板的另一侧，在该侧除所述槽线谐振腔和所述槽线外的其余部分为所述辐射段，所述辐射段上覆盖有金属导体层；所述槽线谐振腔为带有开口的圆环状凹槽，所述槽线为喇叭状的凹槽，且所述槽线谐振腔的开口处与所述槽线的最窄端相连接。
优选地，所述介质基板用相对介电常数为1-10的聚四氟乙烯或聚苯乙烯材料制成。
优选地，所述第一阻抗匹配段为弯曲的50Ω标准微带线，所述第二阻抗匹配段和所述第三阻抗匹配段为直微带线。
优选地，所述微带短截线的形状为扇形，其半径和圆心角通过计算机仿真确定。
优选地，所述微带短截线的等效长度等于所述槽线天线的四分之一工作波长。
优选地，所述槽线谐振腔的直径等于所述槽线天线的四分之一工作波长。
优选地，所述槽线最窄端的宽度为所述槽线天线的工作波长的1.5-2.5％。
优选地，所述辐射段的总长度为所述槽线天线的工作波长的4-8倍，最宽处的宽度为所述槽线天线的低频截止频率所对应波长的1-1.5倍。
本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型提供的槽线天线在26.5-40GHz全频段内的驻波小于1.25，其在26.5-40GHz全频段内的增益为13-15dB，主瓣电平与旁瓣电平的比值大于15dB，主瓣3dB波瓣宽度为28-48度，天线特性良好。
附图说明
图1为本实用新型的用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线一侧的示意图；
图2为本实用新型的用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线另一侧的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型的内容作进一步的描述。
本实用新型提供的用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线包括介质基板1、第一阻抗匹配段2、第二阻抗匹配段3、第三阻抗匹配段4、微带短截线5、槽线谐振腔6、槽线7和辐射段8；所述第一阻抗匹配段2、所述第二阻抗匹配段3、所述第三阻抗匹配段4和所述微带短截线5镀在所述介质基板1的一侧；所述槽线谐振腔6和所述槽线7位于所述介质基板1的另一侧，在该侧除所述槽线谐振腔6和所述槽线7外的其余部分为所述辐射段8，所述辐射段8上覆盖有金属导体层；所述槽线谐振腔6为带有开口的圆环状凹槽，所述槽线7为喇叭状的凹槽，且所述槽线谐振腔6的开口处与所述槽线7的最窄端相连接。
所述介质基板1用例如相对介电常数为3的聚四氟乙烯材料制成，其厚度为0.25mm。所述第一阻抗匹配段2为弯曲的50Ω标准微带线，所述第二阻抗匹配段3和所述第三阻抗匹配段4为直微带线。所述第一阻抗匹配段2、所述第二阻抗匹配段3和所述第三阻抗匹配段4的厚度例如为0.0005mm，所述第一阻抗匹配段2的长度和宽度例如分别为5.5mm和0.7mm，所述第二阻抗匹配段3的长度和宽度例如分别为1.7mm和0.3mm，所述第三阻抗匹配段4的长度和宽度例如分别为0.3mm和0.11mm。所述微带短截线5的形状为扇形，其半径和圆心角通过计算机仿真确定。所述微带短截线5的等效长度等于所述槽线天线的四分之一工作波长。在本实施例中，所述微带短截线5的圆心角例如为45度，其直径例如为1mm。所述槽线谐振腔6的直径等于所述槽线天线的四分之一工作波长。在本实施例中，所述槽线谐振腔6的直径例如为1.8mm。所述槽线7最窄端的宽度为所述槽线天线的工作波长的1.5-2.5％。在本实施例中，所述槽线7最窄端的宽度例如为0.3mm，其长度例如为5.2mm。所述辐射段8的总长度为所述槽线天线的工作波长的4-8倍，最宽处的宽度为所述槽线天线的低频截止频率所对应波长的1-1.5倍。所述槽线天线在26.5-40GHz全频段内的驻波小于1.25，其在26.5-40GHz全频段内的增益为13-15dB，主瓣电平与旁瓣电平的比值大于15dB，主瓣3dB波瓣宽度为28-48度。
应当理解，以上借助优选实施例对本实用新型的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本实用新型说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线，其特征在于，该槽线天线包括介质基板(1)、第一阻抗匹配段(2)、第二阻抗匹配段(3)、第三阻抗匹配段(4)、微带短截线(5)、槽线谐振腔(6)、槽线(7)和辐射段(8)；所述第一阻抗匹配段(2)、所述第二阻抗匹配段(3)、所述第三阻抗匹配段(4)和所述微带短截线(5)镀在所述介质基板(1)的一侧；所述槽线谐振腔(6)和所述槽线(7)位于所述介质基板(1)的另一侧，在该侧除所述槽线谐振腔(6)和所述槽线(7)外的其余部分为所述辐射段(8)，所述辐射段(8)上覆盖有金属导体层；所述槽线谐振腔(6)为带有开口的圆环状凹槽，所述槽线(7)为喇叭状的凹槽，且所述槽线谐振腔(6)的开口处与所述槽线(7)的最窄端相连接。
2.如权利要求1所述的用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线，其特征在于，所述介质基板(1)用相对介电常数为1-10的聚四氟乙烯或聚苯乙烯材料制成。
3.如权利要求1所述的用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线，其特征在于，所述第一阻抗匹配段(2)为弯曲的50Ω标准微带线，所述第二阻抗匹配段(3)和所述第三阻抗匹配段(4)为直微带线。
4.如权利要求1所述的用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线，其特征在于，所述微带短截线(5)的形状为扇形，其半径和圆心角通过计算机仿真确定。
5.如权利要求1所述的用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线，其特征在于，所述微带短截线(5)的等效长度等于所述槽线天线的四分之一工作波长。
6.如权利要求1所述的用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线，其特征在于，所述槽线谐振腔(6)的直径等于所述槽线天线的四分之一工作波长。
7.如权利要求1所述的用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线，其特征在于，所述槽线(7)最窄端的宽度为所述槽线天线的工作波长的1.5-2.5％。
8.如权利要求1所述的用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线，其特征在于，所述辐射段(8)的总长度为所述槽线天线的工作波长的4-8倍，其最宽处的宽度为所述槽线天线的低频截止频率所对应波长的1-1.5倍。
9.如权利要求1所述的用于毫米波成像人体安检系统的超宽带槽线天线，其特征在于，所述槽线天线在26.5-40GHz全频段内的驻波小于1.25，其在26.5-40GHz全频段内的增益为13-15dB，主瓣电平与旁瓣电平的比值大于15dB，主瓣3dB波瓣宽度为28-48度。
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