CN205543216U - 一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线，属于天线技术领域，由金属反射板、绝缘介质基板和蝶形辐射体组成；金属反射板水平设置，绝缘介质基板与金属反射板平行设置，绝缘介质基板位于金属反射板的正上方，金属反射板和绝缘介质基板的中心点均设有通孔；蝶形辐射体呈平面状印制于绝缘介质基板的上表面，蝶形辐射体由4个天线臂组成，其中2个水平相对设置，另外2个垂直相对设置，相邻天线臂对称轴相互垂直，4个天线臂的顶端点以通孔为中心相对，形成馈电点；每个天线臂均为轴对称图形，每个对称部分由靠近馈电点的直线线段、椭圆线段、圆线段、尾端直线段组成；解决现有天线阵超带宽与方向图无裂变无法兼顾的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线。
背景技术
伴随着现代民用与军事的应用环境，对雷达技术提出了越来越高的要求，在某些应用需求下，需要雷达能够穿透墙壁、混凝土、建筑等非电磁透明介质进行探测，对隐藏的目标进行定位和准确分辨。如何准确的对隐藏目标进行定位是现在很多领域都需要解决的问题。
超宽带穿墙雷达成像技术可以实现对隐藏目标的探测。该技术由于其穿透性好、分辨率高、抗干扰能力强及系统复杂度低等优点而被广泛应用与研究，并得以迅速发展。该技术在灾害救援、反击恐怖主义斗争、公安防暴、城市巷战、军事侦察、远程医疗服务等方面都有着广泛的应用前景。
常用超宽带穿墙成像雷达有合成孔径雷达，但合成孔径雷达需要移动天线分时采集不同方位上的回波信息，虽然可以提高方位分辨率，但却无法合成运动目标回波。而且在实际应用环境中，例如地震、雪灾、反恐等，移动天线都是很困难的。因此，就需要设计一个体积小的天线阵来解决这些问题。而设计天线首先要满足超宽带，才能实现较高的距离分辨率；然而，雷达成像应用中，超宽带天线阵天线方向图裂变、出现栅瓣会产生干扰；只有通过设计出更合适的天线结构，并通过合理天线阵列的排列，保证天线阵能实现超带宽的同时，又可以避免方向图裂变、出现栅瓣的问题。
实用新型内容
本实用新型需要解决的是现有天线阵超带宽与方向图无裂变无法兼顾的问题，提供一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线。
本实用新型通过以下技术方案解决上述问题：
一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线，由金属反射板、绝缘介质基板和蝶形辐射体组成；绝缘介质基板与金属反射板平行设置，绝缘介质基板位于金属反射板的正上方，金属反射板和绝缘介质基板的中心点均设有通孔；蝶形辐射体呈平面状印制于绝缘介质基板的上表面，蝶形辐射体由4个花瓣形的天线臂组成；上述4个天线臂相互独立，4个天线臂的顶端点以通孔为中心相对，并关于馈电点呈中心对称；其中2个天线臂关于馈电点呈水平相对设置，形成水平极化蝶形天线；另外2个天线臂关于馈电点呈垂直相对设置，形成垂直极化蝶形天线。
为了能更好采集不同方位上的回波信息，优选的是每个天线臂均为轴对称图形，即天线臂的左侧边缘与该天线臂的右侧边缘关于一对称轴对称。
为了能更好进行馈电，优选的是天线臂的对称轴经过馈电点。
优选的是天线臂的左侧边缘和天线臂的右侧边缘各由一靠近馈电点的直线线段、一椭圆线段、一圆线段和一尾端直线段依次平滑顺连而成，使得电流反射系数很小，从而有效的展宽了天线的阻抗带宽。
优选的是圆线段与椭圆线段共圆心，线段间平滑过渡，从而有效的展宽了天线的阻抗带宽，实现高距离分辨率。
为了在阵列中更好的进行馈电，使用同轴线作为馈线，优选的是馈电点处绝缘介质基板上为一通孔，该通孔供四条馈电同轴电缆内芯通过，且互不接触。
优选的是金属反射板上设置的通孔和绝缘介质基板上的通孔在垂直同一直线上，金属反射板上的通孔供四条同轴馈线的外径同时通过。
优选的是金属反射板和绝缘介质基板均为矩形平面板，使得确保良好的方向图，减少方向图裂变。
本实用新型的优点与效果是：
1.本实用新型的蝶形辐射体由四个天线臂组成，每个天线臂由直线线段、椭圆线段、圆线段和尾端直线段平滑依次连接，使得电流反射系数很小，从而有效的展宽了天线的阻抗带宽；另一方面，采用该蝶形辐射体组成的天线阵各频点方向图优于同尺寸常用贴片天线的方向图，在不加引向的前提下保证较宽的方向图带宽，实现对隐藏目标进行准确定位和探测；
2.该天线未进行任何电阻加载，天线辐射效率高，且馈电方式简单、容易加工、便于维护、天线重量轻和增益高；
3.相比于常用结构的蝶形天线，本实用新型体积相对较小，实现了天线的小型化。
附图说明
图1为超宽带双极化天线的俯视结构示意图；
图2为超宽带双极化天线的主视立体结构示意图。
图中标号：1蝶形辐射体、2绝缘介质基板、3金属反射板、4馈电点、5天线臂、5-1尾端直线段、5-2圆线段、5-3椭圆线段、5-4直线段、6通孔。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型作进一步说明。
一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线，如图1所示，由金属反射板3、绝缘介质基板2和蝶形辐射体1组成，金属反射板水平设置，绝缘介质基板与金属反射板平行设置，绝缘介质基板位于金属反射板的正上方，金属反射板3的尺寸要大于或等于绝缘介质基板2的尺寸，该天线工作中心频率为800MHz，具有超宽带的特点。
金属反射板3由金属材料制成，中心点设有圆形通孔6，可以屏蔽后向辐射，并增强天线辐射方向性，同时作为绝缘介质板的载体；金属反射板3的下底面为平面，由厚度约1mm的铝合金材料制成，制备非常简便，极大地节约了成本，如图2所示。
绝缘介质基板2由绝缘介质材料制成，在本实用新型优选实施例中，绝缘介质板的材料为环氧树脂玻璃纤维介质板，其介电常数为4.4，厚度为2mm，且中心点设有圆形通孔6；在本实用新型优选实施例中，绝缘介质基板2与金属反射板3相距天线工作中心频率对应自由空间的1/4波长距离，在实际工程中，绝缘介质基板2到金属反射板3的距离可以有一定范围内的浮动，以实际工作频段的最佳高度为准；绝缘介质基板2一方面作为天线辐射体的载体，另一方面影响蝶形辐射体1性能，即当绝缘介质基板2的厚度或介电常数发生变化时，辐射天线的驻波和方向图会发生一定的变化，如图1所示。
蝶形辐射体1呈平面状印制于绝缘介质基板2的上表面，蝶形辐射体1由4个花瓣形的天线臂5组成；这4个天线臂5相互独立，并关于馈电点4呈中心对称；其中2个天线臂5关于馈电点4呈水平相对设置，形成水平极化蝶形天线；另外2个天线臂5关于馈电点4呈垂直相对设置，形成垂直极化蝶形天线；每个天线臂5均为轴对称图形，即天线臂5的左侧边缘与该天线臂5的右侧边缘关于一对称轴对称，对称轴经过馈电点，天线臂5的顶端点间距离为4mm，以便于馈电；每个天线臂均连接一个平衡的50欧同轴馈线，四根同轴线共地，四根同轴线通过圆形通孔6，同轴线的另一端连接到巴伦芯片，如图1所示。
每个天线臂5均为轴对称图形，每个对称部分由一靠近馈电点的直线线段5-4、一椭圆线段5-3、一圆线段5-2和一尾端直线段5-1平滑依次连接而成，其中，圆线段与椭圆线段共圆心，使得电流反射系数很小，从而有效的展宽了天线的阻抗带宽，在本实用新型优选实施例中，椭圆线段的轴比设置为使其性能更好。
本实用新型的天线辐射体1未进行任何阻抗加载，增益较高，能满足系统对探测距离和精度的要求，又具有超宽带的特点，辐射天线上端不加引向的前提下天线在各个频段内方向图无裂变，保证了目标探测的精准度，且便于移动与固定；在工作过程中，频带400MHz-1200MHz内，驻波比均小于2，天线的相对带宽可以达到100％，能够很好地满足雷达系统的分辨率要求。
以上已对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。
Claims (8)
1.一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线，其特征在于：由金属反射板(3)、绝缘介质基板(2)和蝶形辐射体(1)组成；
绝缘介质基板(2)与金属反射板(3)平行设置，绝缘介质基板(2)位于金属反射板(3)的正上方，金属反射板(3)和绝缘介质基板(2)的中心点均设有通孔(6)；
蝶形辐射体(1)呈平面状印制于绝缘介质基板(2)的上表面，蝶形辐射体(1)由4个花瓣形的天线臂(5)组成；上述4个天线臂(5)相互独立，4个天线臂的顶端点以通孔(6)为中心相对，形成馈电点，并关于馈电点(4)呈中心对称；其中2个天线臂(5)关于馈电点(4)呈水平相对设置，形成水平极化蝶形天线；另外2个天线臂(5)关于馈电点(4)呈垂直相对设置，形成垂直极化蝶形天线。
2.根据权利要求1所述的一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线，其特征在于：每个天线臂(5)均为轴对称图形，即天线臂(5)的左侧边缘与该天线臂(5)的右侧边缘关于一对称轴对称。
3.据权利要求2所述的一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线，其特征在于：对称轴经过馈电点(4)。
4.根据权利要求3所述的一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线，其特征在于：天线臂(5)的左侧边缘和天线臂(5)的右侧边缘各由一靠近馈电点的直线线段(5-4)、一椭圆线段(5-3)、一圆线段(5-2)和一尾端直线段(5-1)依次顺连而成。
5.根据权利要求4所述的一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线，其特征在于：所述圆线段(5-2)与椭圆线段(5-3)共圆心。
6.根据权利要求4所述的一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线，其特征在于：所述馈电点处绝缘介质板上为一通孔。
7.根据权利要求1所述的一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线，其特征在于：所述金属反射板(3)上设置的通孔(6)和绝缘介质基板(2)上的通孔(6)在垂直同一直线上，金属反射板(3)上的通孔(6)供四条同轴馈线的外径同时通过。
8.根据权利要求1所述的一种用于隐藏目标探测的超宽带双极化天线，其特征在于：所述金属反射板(3)和绝缘介质基板(2)均为矩形平面板。
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