CN206282953U - 一种用于冲击脉冲辐射天线馈电的超宽带巴伦 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于冲击脉冲辐射天线馈电的超宽带巴伦，采用两根特性阻抗为100Ω等长同轴电缆在输入端并联，形成50Ω阻抗与脉冲源匹配；在输出端串联，形成200Ω特性阻抗与IRA特性阻抗匹配。该结构同时将脉冲源输出的单边脉冲信号转换为差分信号，实现IRA的差分馈电。在巴伦的输入端，设计了微带线结构，并采用印制电路板实现了产品的封装。本实用新型将巴伦由同轴电缆串并联实现，其下限频率可低至0，同时其输入端由印制电路板封装的微带线设计实现，提高了其上限响应频率，并保证了耐压水平。
Description
技术领域
本实用新型涉及超宽带电磁脉冲辐射领域，涉及一种用于冲击脉冲辐射天线馈电的超宽带巴伦。
背景技术
高功率超宽带电磁脉冲因其频谱范围宽而在目标探测，包括敌对目标探测、掩体探测、空间碎片探测、管道及其泄露探测等，以及超宽带通信、材料电特性测试等领域具有独特的应用。冲击脉冲辐射天线(IRA)是一种基于抛物面反射器的超宽带电磁脉冲辐射天线，由共面横电磁波(TEM)馈臂和抛物面反射器组成，脉冲源在抛物面焦点处激发的球面波沿TEM馈臂传输至抛物面反射器，将球面波转换为平面波辐射到自由空间。馈臂入端阻抗一般设计为200Ω，由正负差分脉冲源馈电。而实际设计的脉冲源往往为单边脉冲源，输出阻抗一般为50Ω，因而需要设计不平衡-非平衡的巴伦，以实现脉冲源与IRA的匹配连接。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服冲击脉冲辐射天线与脉冲源在超宽带频谱范围内的匹配连接问题，提供一种用于冲击脉冲辐射天线馈电的超宽带巴伦，实现IRA在超宽带频带范围内的高效馈电。
为了达到上述目的，本实用新型包括PCB板，PCB板上敷设有第一微带线，与第一微带线垂直敷设有第二微带线，PCB板固定在金属壳体内，金属壳体上安装有有与第一微带线连接的接头，以及分别与第二微带线两端连接的两个同轴电缆安装孔，接头与脉冲源相连接，第一微带线的阻抗为50Ω，第二微带线的阻抗为100Ω。
所述PCB板上开设有用于与金属壳体固定的定位孔。
所述PCB板的厚度为1mm，介质相对介电常数εr为3.7。
所述第一微带线的宽度为2.7mm，第二微带线的宽度为0.7mm。
所述接头采用SMA接头。
所述同轴电缆安装孔上固定有100Ω的同轴电缆，同轴电缆的内导体与PCB板的第二微带线相连接，同轴电缆的外导体通过电缆安装孔与金属壳体连接，并通过顶盖螺丝压紧固定。
与现有技术相比，本实用新型采用两根特性阻抗为100Ω等长同轴电缆在输入端并联，形成50Ω阻抗与脉冲源匹配；在输出端串联，形成200Ω特性阻抗与IRA输入阻抗匹配。该结构同时将脉冲源输出的单边脉冲信号转换为差分信号，实现IRA的差分馈电。巴伦设计了微带线结构，并采用印制电路板实现了产品的封装。本实用新型将巴伦由同轴电缆串并联实现，其下限频率可低至0，同时其输入端由印制电路板封装的微带线设计实现，提高了其上限响应频率，并保证了耐压水平。
附图说明
图1为本实用新型的原理图；
图2为本实用新型PCB板的示意图；
图3为本实用新型的俯视图；
图4为本实用新型的后视图；
图5为本实用新型的左视图；
图6为本实用新型的结构示意图；
其中，1、第一微带线；2、第二微带线；3、定位孔；4、接头；5、PCB板；6、同轴电缆安装孔；7、金属壳体；8、同轴电缆。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
参见图1至图6，本实用新型包括PCB板5，PCB板5上敷设第一微带线1，与第一微带线1垂直敷设第二微带线2，PCB板5固定在金属壳体7内，金属壳体7上安装与第一微带线1连接的SMA接头4，以及分别与第二微带线2两端连接的两个同轴电缆安装孔6，接头4与脉冲源相连接，第一微带线1的阻抗为50Ω，第二微带线2的阻抗为100Ω，PCB板5上开设有用于与金属壳体7固定的定位孔3。同轴电缆安装孔6上固定有100Ω的同轴电缆8，同轴电缆8的内导体与PCB板5的第二微带线2相连接，同轴电缆8的外导体通过电缆安装孔6与金属壳体7连接，并通过顶盖螺丝固定。
优选的，PCB板5的厚度为1mm，介质相对介电常数εr为3.7，第一微带线1的宽度为2.7mm，第二微带线2的宽度为0.7mm，接头4采用SMA接头。
实施中，巴伦输入端设计了“T”型微带线阻抗变换结构，并设计了金属壳体对输入端结构进行了封装，保证了所设计巴伦结构上的可靠性。
微带线的特性阻抗计算公式为：
其中W为微带线宽度，d为介质板厚度，εe为有效介电常数，其表达式为
式(2)中，εr为介质的相对介电常数。
为了评估所设计巴伦的性能，将其与IRA连接，采用矢量网络分析仪(上限频率为3GHz)对巴伦输入端口的S11参数进行了测试。实验结果表明，在0～3GHz频段内，巴伦输入端口的S11参数均小于-10dB，表明采用所设计的巴伦，IRA在0～3GHz频带范围内的馈电效率可高达90％以上。此外，将所设计的巴伦用于3.5kV馈电IRA辐射系统，天线辐射性能良好，表明巴伦脉冲耐压水平大于3.5kV。
Claims (6)
1.一种用于冲击脉冲辐射天线馈电的超宽带巴伦，其特征在于，包括PCB板(5)，PCB板(5)上敷设第一微带线(1)，与第一微带线(1)垂直敷设第二微带线(2)，PCB板(5)固定在金属壳体(7)内，金属壳体(7)上安装有与第一微带线(1)连接的接头(4)，以及分别与第二微带线(2)两端连接的两个同轴电缆安装孔(6)，接头(4)与脉冲源相连接，第一微带线(1)的阻抗为50Ω，第二微带线(2)的阻抗为100Ω。
2.根据权利要求1所述的一种用于冲击脉冲辐射天线馈电的超宽带巴伦，其特征在于，所述PCB板(5)上开设有用于与金属壳体(7)固定的定位孔(3)。
3.根据权利要求1所述的一种用于冲击脉冲辐射天线馈电的超宽带巴伦，其特征在于，所述PCB板(5)的厚度为1mm，介质相对介电常数εr为3.7。
4.根据权利要求1所述的一种用于冲击脉冲辐射天线馈电的超宽带巴伦，其特征在于，所述第一微带线(1)的宽度为2.7mm，第二微带线(2)的宽度为0.7mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于冲击脉冲辐射天线馈电的超宽带巴伦，其特征在于，所述接头(4)采用SMA接头。
6.根据权利要求1所述的一种用于冲击脉冲辐射天线馈电的超宽带巴伦，其特征在于，所述同轴电缆安装孔(6)上固定有100Ω的同轴电缆(8)，同轴电缆(8)的内导体与PCB板(5)的第二微带线(2)相连接，同轴电缆(8)的外导体通过电缆安装孔(6)与金属壳体(7)连接，并通过顶盖螺丝固定。
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| CN112615157A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-06 | 西安电子科技大学 | 一种应用平面渐近圆锥馈电臂的超宽带脉冲辐射天线 |
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2016
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| CN112615157B (zh) * | 2020-12-14 | 2021-10-22 | 西安电子科技大学 | 一种应用平面渐近圆锥馈电臂的超宽带脉冲辐射天线 |
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