CN209626415U - 一种水滴形超宽带探地雷达天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于探地雷达超宽带天线技术领域，具体涉及一种水滴形超宽带探地雷达天线，包括对称分布的领结型的两个天线臂，在天线臂的两个末端设置为弧形结构负载，在天线臂两侧设置有椭圆臂结构负载来增大天线张角。通过在传统领结型天线臂两侧添加椭圆臂以及在天线臂末端添加半圆壁的结构复合加载方式不仅极大地拓展了天线的有效带宽，也大大减小了天线的尺寸。解决了现有的天线频带窄，方向性差，以及尺寸过大与携带不方便的缺点。
Description
技术领域
本实用新型属于探地雷达超宽带天线技术领域，具体涉及一种水滴形超宽带探地雷达天线应用于探底雷达系统。
背景技术
探地雷达作为一种高效率，高分辨率，无损的电磁探测方法已成为地球物理界一项应用广泛的探测技术。从最初测量极地冰层厚度，到现在已被广泛应用在城市地下空间探测，地下管线识别，工程地质勘探，考古，军事等多个领域。探地雷达通过向地下发射高频电磁波，由于地下介质电性参数存在差异，电磁波在传播过程中其路径，强度等会发生不同程度的变化，探地雷达可通过接收并分析地下地质结构分层和内部异常体的电磁波反射特性来实现地下结构的高分辨率探测。
天线作为整个探地雷达系统的接收信号的装置，是直接影响整个雷达系统性能的关键技术。无论是时间域体制探地雷达还是频率域体制探地雷达系统都要求天线具有良好的辐射方向增益性和超宽的频带特性。
现有的天线频带窄，方向性差，以及尺寸过大与携带不方便的缺点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种水滴形超宽带探地雷达天线，解决现有的天线频带窄，方向性差，以及尺寸过大与携带不方便的缺点。
本实用新型是这样实现的，一种水滴形超宽带探地雷达天线，该天线包括：包括对称分布的领结型的两个天线臂，在天线臂的两个末端设置为弧形结构负载，在天线臂两侧设置有椭圆臂结构负载来增大天线张角。
进一步地，所述天线置于一天线底基板上，天线背部设置有金属屏蔽背腔。
进一步地，在金属屏蔽背腔填满吸波材料。
进一步地，两个天线臂之间通过馈电端口连接，所述馈电端口为正方形。
进一步地，所述天线臂长L为70-90mm。
进一步地，所述天线臂宽W为95-110mm。
进一步地，所述弧形结构负载的所在圆的直径R为50～60mm。
进一步地，所述天线底基板的天线底基板宽度sub_X为140～155mm，天线底基板长度sub_Y为240～260mm；天线底基板厚度sub_H为1.3～2.0mm。
进一步地，所述金属屏蔽背腔的高度H为50～60mm。
本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：
本新型在传统领结型型天线基础上，在天线末端加入半圆形结构负载来减小天线末端的发射，在天线臂两侧加入椭圆臂结构负载来增大天线张角，展宽带宽。在天线背部加入金属屏蔽背腔后，提高了天线对地的方向性及增益，可以有效的屏蔽周围空气环境中对天线接收和发射电磁波的干扰，又可以抑制天线向空气中的后向辐射，同时在一定程度上也可以削弱收发天线间直达波的影响；
本新型通过结构复合加载和屏蔽结构加载相结合的方式进行改良，达到了小型化要求，-10dB下的带宽增加到130MHz，满足超宽带天线的标准。中心频率附近增益最低可达-39dB，天线的方向性增益得到了明显的提高，提高了天线的探测分辨率，相比于传统的探地雷达天线，本文所设计的水滴形超宽带天线具有频带宽，方向性好，便于制作与携带等优点
本新型水滴形天线在工作频率范围250～380Mhz内，S11<-10dB，工作频带内-10dB带宽达130MHz，相对带宽可达42％，满足超宽带天线范围。且加入吸波材料和屏蔽背腔后中心频率附近增益可达-39dB，说明天线方向性获得极大改善。比传统的bow-tie型天线性能更为优越。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的设备结构示意图；
图2是本实用新型与现有天线的效果对比图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1所示，一种水滴形超宽带探地雷达天线，该天线包括：包括对称分布的领结型的两个天线臂1，在天线臂1的两个末端设置为弧形结构负载2，在天线臂两侧设置有椭圆臂3结构负载来增大天线张角。所述天线置于一天线底基板5上，天线背部设置有金属屏蔽背腔6。在金属屏蔽背腔6填满SAB型吸波材料。
参见图1两个天线臂之间通过馈电端口4连接，所述馈电端口4为正方形。天线臂长L为70-90mm。天线臂宽W为95-110mm。所述弧形结构负载的所在圆的直径R为50～60mm。所述天线底基板的天线底基板宽度sub_X为140～155mm，天线底基板长度sub_Y为240～260mm；天线底基板厚度sub_H为1.3～2.0mm。所述金属屏蔽背腔的高度H为50～60mm。
本新型的两个天线臂为等腰三角形，两个天线臂相对应的两个角通过馈电端口连接，在每个天线臂末端加入弧形结构负载来减小天线末端的发射，在两个每个天线臂的两侧加入椭圆臂结构负载来增大天线张角，展宽带宽。在天线背部加入金属屏蔽背腔后，提高了天线对地的方向性及增益，可以有效的屏蔽周围空气环境中对天线接收和发射电磁波的干扰，又可以抑制天线向空气中的后向辐射，同时在一定程度上也可以削弱收发天线间直达波的影响.根据预期设计天线的中心频率及实际需要，一优选实施例中，天线变量参数及取值如表1所示：
表1天线变量参数
| 设计变量名 | 参数值 |
| 天线臂长L_ | 80mm |
| 天线臂宽W | 100mm |
| 天线后端加载半圆直径R | 55mm |
| 天线椭圆臂椭圆轴比e | 0.09 |
| 馈电端口(正方形)间距L_Port | 4mm |
| 天线底基板(FR4)介电常数ε<sub>r</sub> | 4.4 |
| 天线底基板宽度sub_X | 150mm |
| 天线底基板长度sub_Y | 250mm |
| 天线底基板厚度sub_H | 1.6mm |
| 金属背腔高度H | 50mm |
将新型设计的超宽带水滴形天线进行仿真得到天线端口的回波损耗曲线与现有的天线对比如图2所示：图2中可以看出本新型实施例设计的水滴形天线在工作频率范围250～380Mhz内，S11<-10dB，工作频带内-10dB带宽达130MHz，相对带宽可达42％，满足超宽带天线范围。且加入吸波材料和屏蔽背腔后中心频率附近增益可达-39dB，说明天线方向性获得极大改善。这充分证明水滴形超宽带天线比传统的bow-tie型天线性能更为优越。
本新型实施例基于传统bow-tie型天线进行改进，通过在天线后方附加一个高为50mm的金属屏蔽罩，通过结构复合加载和屏蔽结构加载相结合的方式进行改良，达到了小型化要求，-10dB下的带宽增加到130MHz，满足超宽带天线的标准。中心频率附近增益最低可达-39dB，天线的方向性增益得到了明显的提高，提高了天线的探测分辨率，相比于传统的探地雷达天线，本文所设计的水滴形超宽带天线具有频带宽，方向性好，便于制作与携带等优点。
上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水滴形超宽带探地雷达天线，其特征在于，该天线包括：包括对称分布的领结型的两个天线臂，在天线臂的两个末端设置为弧形结构负载，在天线臂两侧设置有椭圆臂结构负载来增大天线张角。
2.按照权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线置于一天线底基板上，天线背部设置有金属屏蔽背腔。
3.按照权利要求2所述的天线，其特征在于，在金属屏蔽背腔填满吸波材料。
4.按照权利要求1所述的天线，其特征在于，两个天线臂之间通过馈电端口连接，所述馈电端口为正方形。
5.按照权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线臂长L为70-90mm。
6.按照权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线臂宽W为95-110mm。
7.按照权利要求1所述的天线，其特征在于，所述弧形结构负载的所在圆的直径R为50～60mm。
8.按照权利要求2所述的天线，其特征在于，所述天线底基板的天线底基板宽度sub_X为140～155mm，天线底基板长度sub_Y为240～260mm；天线底基板厚度sub_H为1.3～2.0mm。
9.按照权利要求2所述的天线，其特征在于，所述金属屏蔽背腔的高度H为50～60mm。
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|---|---|---|---|
| CN201920842481.9U CN209626415U (zh) | 2019-06-05 | 2019-06-05 | 一种水滴形超宽带探地雷达天线 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111541000A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-08-14 | 湖南华诺星空电子技术有限公司 | 一种超宽带雷达天线 |
| CN116169468A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-05-26 | 吉林大学 | 一种探地雷达超宽带定向辐射天线 |
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2019
- 2019-06-05 CN CN201920842481.9U patent/CN209626415U/zh active Active
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