CN215834713U - 一种雷达天线及探地雷达 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种雷达天线，包括：基板；屏蔽罩，罩设于所述基板上，所述屏蔽罩背离所述基板的一端具有相交的第一辐射面和第二辐射面，所述第一辐射面与所述第二辐射面之间倾斜呈一预设角度。上述雷达天线，通过在屏蔽罩的背面设置第一辐射面与第二辐射面，使得屏蔽罩的一端呈V字形状。通过V型的屏蔽罩使得雷达天线正面辐射方向占据主导地位，进而提高雷达天线的辐射增益。经过对带有V型的屏蔽罩的雷达天线进行仿真时发现，雷达天线的中心频率附近增益最低可达‑28d B，这说明天线的方向性得到了很大的提高，探测分辨率也得到了很大的提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及雷达技术领域，特别是涉及一种雷达天线及探地雷达。
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。
雷达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，而雷达天线的方向性又会影响到雷达天线增益和雷达天线的探测分辨率。传统的探地雷达系统通过金属屏蔽腔来提高雷达天线的方向性，但现有探底雷达系统的金属屏蔽腔提升对雷达天线的方向性提高有限，无法满足雷达天线增益和雷达天线的探测分辨率的需求。
实用新型内容
基于此，有必要针对现有金属屏蔽腔对雷达天线方向性提升有限的问题，提供一种改善上述缺陷的雷达天线及探地雷达。
一种雷达天线，包括：
基板；及
屏蔽罩，罩设于所述基板上，所述屏蔽罩背离所述基板的一端具有相交的第一辐射面和第二辐射面，所述第一辐射面与所述第二辐射面之间倾斜呈一预设角度。
在其中一个实施例中，所述第一辐射面与第二辐射面相对一对称面对称布设并构造形成V字型面。
在其中一个实施例中，所述基板包括位于所述屏蔽罩内的第一侧面和位于所述屏蔽罩外的第二侧面；
所述雷达天线还包括沿第一方向间隔布设的两个天线臂；每一所述天线臂安装于所述第二侧面上，两个所述天线臂沿所述对称面对称布设。
在其中一个实施例中，每一所述天线臂上开设有涡流孔。
在其中一个实施例中，所述涡流孔的截面为三角形，所述截面与所述第二侧面平行。
在其中一个实施例中，所述涡流孔具有多个，所述多个涡流孔沿与所述第一方向间隔布设在每一所述天线臂上。
在其中一个实施例中，所述雷达天线还具有馈电端口，每一所述天线臂均与所述馈电端口相连。
在其中一个实施例中，所述雷达天线具有第一结构负载，所述第一结构负载位于每一所述天线臂远离另一所述天线臂的一端上，所述第一结构负载背离所述天线臂的一侧为弧形。
在其中一个实施例中，所述雷达天线具有第二结构负载，每一所述天线臂沿所述第一方向的两侧安装有所述第二结构负载，所述第二结构负载背离所述天线臂的一侧为弧形。
一种探地雷达，包括如上所述的雷达天线。
上述雷达天线，通过在屏蔽罩的背面设置第一辐射面与第二辐射面，使得屏蔽罩的一端呈V字形状。通过V型的屏蔽罩使得雷达天线正面辐射方向占据主导地位，进而提高雷达天线的辐射增益。经过对带有V型的屏蔽罩13的雷达天线进行仿真时发现，雷达天线的中心频率附近增益最低可达-28d B，这说明天线的方向性得到了很大的提高，探测分辨率也得到了很大的提高。
附图说明
图1为本实用新型实施例中一种雷达天线的结构示意图；
图2为图1中雷达天线与现有雷达天线的效果对比图。
基板10；天线臂11；涡流孔12；屏蔽罩13；第一辐射面14；第二辐射面15；馈电端口16；第一结构负载17；第二结构负载18；屏蔽背腔19。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1，本实用新型一实施例提供的一种雷达天线，包括基板10、天线臂11和屏蔽罩13。
基板10包括相对的第一侧面和第二侧面，屏蔽罩套设在第一侧面上，且第一侧面位于屏蔽罩13内。第二侧面位于屏蔽罩13外，并且第二侧面上安装有天线臂13。
具体地，屏蔽罩13为长方体箱式构造，并在长方体的其中一个面上开设有一开口，基板10固定于开口内，使得屏蔽罩内部形成有屏蔽背腔19。通过在天线雷达上屏蔽罩能够提高雷达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雷达天线接收和发射电磁波的干扰，又可以抑制雷达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雷达天线间直达波的影响。
进一步地，在屏蔽罩13背离基板10的一端具有第一辐射面14和第二辐射面15，第一辐射面14与第二辐射面15之间倾斜呈一预设角度，并构造形成V字型面。其中，在对带有V型的屏蔽罩13的雷达天线进行仿真时发现，雷达天线的中心频率附近增益可达-28db，这说明天线的方向性得到了很大的提高，探测分辨率也得到了很大的提高。
上述雷达天线，通过在屏蔽罩13的背面设置第一辐射面14与第二辐射面15，使得屏蔽罩13的一端呈V字形状。通过V型的屏蔽罩13使得雷达天线正面辐射方向占据主导地位，从而让雷达天线的方向性增益得到了明显的提高，提高了雷达天线的辐射增益和探测分辨率。
可选地，屏蔽罩13为金属屏蔽罩，且屏蔽背腔19内填充有吸波材料。通过在屏蔽背腔19内填充有吸波材料，使得雷达天线的天线端口反射更小，雷达天线的时域波形保证性更好，减少拖尾和振荡。
本实用新型的实施例中，天线臂11包括两个，两个天线臂11沿第一方向间隔布设在基座10上，且两个天线臂11沿一对称面对称布设。如此可以通过两个天线臂11构成偶极子天线，使得雷达天线具有超宽带的特点，进而满足雷达系统对地下管线探测等高分辨要求。进一步地，第一辐射面14与第二辐射面15同样相对上述对称面对称设置，并且第一辐射面14与其中一个天线臂11对应，第二辐射面与另一个天线臂11对应，以便增强天线辐射方向性。
在一些实施例中，每一天线臂11上均开设有涡流孔12，通过在每一个天线臂11上特定的位置开设涡流孔12来减少天线臂11上产生的涡流。在实际的使用过程中，天线臂11的通过黄铜制成，并将天线臂11上摘除部分铜面积，从而可以减小涡流面积，改善雷达天线的电场特性。可选地，涡流孔12的截面为三角形。
需要说明的是，天线臂11的材料还可以为其他电导率大、有损耗的金属材料，如：金、银、锡等，并通过在天线臂11上去除对应材料，来形成涡流孔12。
具体到实施例中，每一个天线壁11上的涡流孔12具有多个，多个涡流孔12沿与第一方向间隔布设在每一个天线臂11上，如此可以进一步地减少涡流面积，改善雷达天线的电场特性。
本实用新型的实施例中，雷达天线还具有馈电端口16，每一天线臂11均与馈电端口16相连。具体地，天线臂11为等腰三角形，两个天线臂11相对应的两个角通过馈电端口16连接，馈电端口16为正方形。可选地，天线臂11长L为70-90mm。天线臂11宽W为90-110mm。弧形结构负载的所在圆的直径R为50～60mm。所述雷达天线底基板10的雷达天线底基板10宽度sub_X为140～160mm，雷达天线底基板10长度sub_Y为240～260mm；雷达天线底基板10厚度sub_H为1.4～2.0mm。所述金属屏蔽背腔19的高侧高度H为50～60mm，金属屏蔽背腔19的低侧高度H为25～40mm。
其中，天线臂11的长度为L，张角为θ0，满足如下公式：
其中，λ为低频截至频率雷达天线对应的波长，Zc为雷达天线特性阻抗。
本实用新型的实施例中，雷达天线具有第一结构负载17，第一结构负载17位于每一天线臂11天线臂11远离另一天线臂11的一端上，第一结构负载17背离天线臂11的一侧为弧形。通过在天线臂11的末端加入弧形的第一结构负载17可以减小雷达天线末端的发射。
本实用新型的实施例中，雷达天线具有第二结构负载18，每一天线臂11沿第一方向的两侧安装有第二结构负载18，第二结构负载18背离天线臂11的一侧为弧形。在每一天线臂11的两侧加入椭圆形的第二结构负载18可以增大雷达天线张角，拓宽带宽。
本实用新型还提供一种探地雷达，包括如上任一实施例中的雷达天线。根据预期设计雷达天线的中心频率及实际需要，一优选实施例中，雷达天线变量参数及取值如表1所示：
将本实用新型中的雷达天线进行仿真得到雷达天线端口的回波损耗曲线与现有的雷达天线对比如图2所示：图2中可以看出本新型实施例设计的雷达天线在工作频率520～1100Mhz范围内，S11<-10dB，工作频带内-10dB带宽达580MHz，相对带宽可达71％，满足超宽带雷达天线的要求范围。
上述雷达天线具有以下优点：
通过在屏蔽罩13的背面设置第一辐射面14与第二辐射面15，使得屏蔽罩13的一端呈V字形状，并对带有V型的屏蔽罩13的雷达天线进行仿真时发现，雷达天线的中心频率附近增益可达-28db，这说明天线的方向性得到了很大的提高，探测分辨率也得到了很大的提高。通过V型的屏蔽罩13使得雷达天线正面辐射方向占据主导地位。从而让雷达天线的方向性增益得到了明显的提高，提高了雷达天线的辐射增益和探测分辨率，并且上述雷达天线较传统的天线具有更佳的性能，方向性好，便于制作和携带等特点。
每一天线臂11上均开设有涡流孔12，通过在每一个天线臂11上特定的位置开设涡流孔12来减少天线臂11上产生的涡流。
本新型实施例设计的雷达天线在工作频率520～1100Mhz范围内，S11<-10dB，工作频带内-10dB带宽达580MHz，相对带宽可达71％，满足超宽带雷达天线的要求范围。且加入吸波材料和屏蔽背腔后雷达天线的中心频率附近增益可达-28db，这说明天线的方向性得到了很大的提高，探测分辨率也得到了很大的提高。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种雷达天线，其特征在于，所述雷达天线包括：
基板(10)；及
屏蔽罩(13)，罩设于所述基板(10)上，所述屏蔽罩(13)背离所述基板(10)的一端具有相交的第一辐射面(14)和第二辐射面(15)，所述第一辐射面(14)与所述第二辐射面(15)之间倾斜呈一预设角度。
2.根据权利要求1所述的雷达天线，其特征在于，所述第一辐射面(14)与第二辐射面(15)相对一对称面对称布设并构造形成V字型面。
3.根据权利要求2所述的雷达天线，其特征在于，所述基板(10)包括位于所述屏蔽罩内的第一侧面和位于所述屏蔽罩外的第二侧面；
所述雷达天线还包括沿第一方向间隔布设的两个天线臂(11)；每一所述天线臂(11)安装于所述第二侧面上，两个所述天线臂(11)沿所述对称面对称布设。
4.根据权利要求3所述的雷达天线，其特征在于，每一所述天线臂(11)上开设有涡流孔(12)。
5.根据权利要求4所述的雷达天线，其特征在于，所述涡流孔(12)的截面为三角形，所述截面与所述第二侧面平行。
6.根据权利要求4所述的雷达天线，其特征在于，所述涡流孔(12)具有多个，所述多个涡流孔(12)沿与所述第一方向间隔布设在每一所述天线臂(11)上。
7.根据权利要求3所述的雷达天线，其特征在于，所述雷达天线还具有馈电端口(16)，每一所述天线臂(11)均与所述馈电端口(16)相连。
8.根据权利要求3所述的雷达天线，其特征在于，所述雷达天线具有第一结构负载(17)，所述第一结构负载(17)位于每一所述天线臂(11)远离另一所述天线臂(11)的一端上，所述第一结构负载(17)背离所述天线臂(11)的一侧为弧形。
9.根据权利要求3所述的雷达天线，其特征在于，所述雷达天线具有第二结构负载(18)，每一所述天线臂(11)沿所述第一方向相对的两侧安装有所述第二结构负载(18)，所述第二结构负载(18)背离所述天线臂(11)的一侧为弧形。
10.一种探地雷达，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的雷达天线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202122428644.9U CN215834713U (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种雷达天线及探地雷达 |
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Publications (1)
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|---|---|
| CN215834713U true CN215834713U (zh) | 2022-02-15 |
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| CN202122428644.9U Active CN215834713U (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种雷达天线及探地雷达 |
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2021
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