CN217823245U - 一种低频超宽带领结天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于低频超宽带领结天线，更具体地说，本实用新型涉及一种工作带宽覆盖350MHz～1.77GHz，能够进行地下5m探测的低频超宽带领结天线。包括：对称分布的领结型的两个天线臂，所述天线臂在将梯形结构的两个末端的底角进行截断而成，两个天线臂的两个短边连接，在靠近天线臂长边的一端设置槽线，在槽线两端加载电阻。本新型在传统领结型天线基础上进行参数优化，并在天线末端的底角进行截断并进行倒角处理，在驻波最严重的天线臂末端进行电阻加载，吸收因天线臂截断而产生的反射电流。

Description

一种低频超宽带领结天线

技术领域

本实用新型属于低频超宽带领结天线，更具体地说，本实用新型涉及一种工作带宽覆盖350MHz～1.77GHz，能够进行地下5m探测的低频超宽带领结天线。

背景技术

探地雷达是一种可探测地下目标的有效无损技术手段，具有高效率，高分辨率的特点，操作方便灵活，应用于许多工程勘察领域测量极地冰层厚度、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。探地雷达发射的电磁波在向地下传播的过程中路径、强度均会因为介质不同产生变化。同时探地雷达也接收反射的电磁波，并根据接收到的信号分析地下结构。

探地雷达天线用于接收反射的电磁波，是探地雷达中的重要组成部分，直接关系到结果的准确性。超宽的频带特性、辐射方向增益和天线尺寸都是评价天线优劣的重要指标。多年来的科学与应用实践表明，领结天线具有易于集成、时频性能优良等优点，综合性能较强。

但是目前基于领结天线的商用探地雷达中，存在需使用低频天线导致的分辨率下降、因带宽不足导致的纵向分辨率有限、尺寸较大的缺点。

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低频超宽带领结天线，拓宽天线工作带宽、减小天线尺寸。

本实用新型是这样实现的，一种低频超宽带领结天线，该天线包括：对称分布的领结型的两个天线臂，所述天线臂在将梯形结构的两个末端的底角进行截断而成，两个天线臂的两个短边连接，在靠近天线臂长边的一端设置槽线，在槽线两端加载电阻。

进一步地，两个天线臂的短边之间通过馈电端口连接，所述馈电端口为正方形。

进一步地，梯形结构的两个末端的底角进行截断后形成的天线臂包括两条平行的上侧边与下侧边，所述上侧边与下侧边分别通过第一斜边以及第二斜边与短边的两端连接，所述上侧边与第一斜边、以及下侧边与第二斜边之间分别进行倒角处理。

进一步地，所述天线臂长L为140-160mm，所述梯形结构的底边宽W为390-410mm。

进一步地，所述端口间距Inner_L为5-10mm，所述端口宽度Inner_W为50-100mm。

进一步地，截断长度Cut_L为100-120mm。

进一步地，倒角半径R为10-30mm。

进一步地，电阻加载数量为4。

进一步地，电阻加载位置距离长边的距离为110-150mm，电阻加载阻值为200Ω。

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天线基础上进行参数优化，并在天线末端的底角进行截断并进行倒角处理，在驻波最严重的天线臂末端进行电阻加载，吸收因天线臂截断而产生的反射电流。

本新型通过天线基础参数优化、结构加载参数优化、电阻加载参数优化的方式进行改良，达到了小型化要求，-10dB下的带宽增加到1150MHz，满足超宽带天线的标准。主要工作频率区间S11小于-15dB，天线在带宽内辐射效率大于80％，天线在工作频率区间内(350MHz-1.5GHz)增益为0-4.1dBi，平均增益约为3dBi。相比于传统的探地雷达天线，本文所设计的领结型天线具有频带宽，方向性好，便于制作与携带等优点。

本新型领结形天线在工作频率范围为350MHz-1.5GHz，S11<-10dB，相对带宽可达124.3％，满足超宽带天线范围。中心频率附近增益可达-40dB，说明天线方向性获得极大改善。

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是本实用新型领结天线与现有领结天线的仿真效果对比图。

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，一种领结型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，天线臂在将梯形结构的两个末端的底角进行截断而成，两个天线臂的两个短边连接，在靠近天线臂长边的一端设置槽线，在槽线两端加载电阻。槽线与长边平行。

参见图1两个天线臂的两个短边之间通过馈电端口3连接,所述馈电端口3为正方形。天线臂长Length为140-160mm。梯形结构的底边宽Width为390-410mm。端馈电口间距Inner_L为5-10mm。端口宽度Inner_W为50-100mm。天线臂的截断长度Cut_L为100-120mm。

梯形结构的两个末端的底角进行截断后形成的天线臂包括两条平行的上侧边与下侧边，上侧边与下侧边分别通过第一斜边以及第二斜边与短边的两端连接，上侧边与第一斜边、以及下侧边与第二斜边之间分别进行倒角处理。天线顶点倒角半径R为10-30mm。

在槽线的两端设置电阻2，电阻加载数量为4。电阻加载位置Gap_L为110-150mm，指的是槽线或者电阻距离长边的距离(电阻加载位置需要将天线开一个平行于天线臂宽的槽线。槽线内无天线，但槽内有电阻。该设计中两个槽的两端各有一个电阻)。电阻加载阻值为200Ω。电阻加载槽宽度Gap_W为0.5mm。

本新型的两个天线臂为等腰梯形进行截取的结构，两个天线臂相对应的两个边通过馈电端口连接，在每个天线臂末端对天线臂末端的底角进行截断，增大辐射单元在介质基板表面所占比例，实现天线小型化。天线臂截断后有会多个尖锐顶点存在，不仅会造成仿真开销变大、结果收敛难度，而且也容易对天线工作频段仿真的准确度造成难以控制影响，因此对尖锐顶点进行倒角处理。在驻波最为严重的天线臂末端进行电阻加载，吸收因天线臂截断而产生的反射电流，改善天线臂上的电流分布。根据预期设计天线的中心频率及实际需要,在优选实施例中，天线变量参数及取值如表1所示：

表1天线变量参数

将新型设计的超宽带领结型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领结天线在工作频率范围350Mhz-1.5GHz内，S11<-10dB，工作频带内-10dB带宽达1150MHz，相对带宽可达124％，满足超宽带天线范围。且中心频率附近增益可达-40dB,说明天线方向性获得极大改善。这充分证明该新型领结天线比传统的领结天线性能更为优越。

本新型实施例基于传统领结天线进行改进，10dB下的带宽增加到1150MHz，满足超宽带天线的标准。中心频率附近增益最低可达-40dB，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领结天线，本文所设计的领结超宽带天线具有频带宽，方向性好，便于制作与携带等优点。

以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)

1.一种低频超宽带领结天线，其特征在于，该天线包括：对称分布的领结型的两个天线臂，所述天线臂在将梯形结构的两个末端的底角进行截断而成，两个天线臂的两个短边连接，在靠近天线臂长边的一端设置槽线，在槽线两端加载电阻。

2.按照权利要求1所述的低频超宽带领结天线，其特征在于，两个天线臂的短边之间通过馈电端口连接，所述馈电端口为正方形。

3.按照权利要求1所述的低频超宽带领结天线，其特征在于，梯形结构的两个末端的底角进行截断后形成的天线臂包括两条平行的上侧边与下侧边，所述上侧边与下侧边分别通过第一斜边以及第二斜边与短边的两端连接，所述上侧边与第一斜边、以及下侧边与第二斜边之间分别进行倒角处理。

4.按照权利要求1所述的低频超宽带领结天线，其特征在于，所述天线臂长L为140-160mm，所述梯形结构的底边宽W为390-410mm。

5.按照权利要求2所述的低频超宽带领结天线，其特征在于，所述端口间距Inner_L为5-10mm，所述端口宽度Inner_W为50-100mm。

6.按照权利要求1所述的低频超宽带领结天线，其特征在于，截断长度Cut_L为100-120mm。

7.按照权利要求3所述的低频超宽带领结天线，其特征在于，倒角半径R为10-30mm。

8.按照权利要求1所述的低频超宽带领结天线，其特征在于，电阻加载数量为4。

9.按照权利要求1或8所述的低频超宽带领结天线，其特征在于，电阻加载位置距离长边的距离为110-150mm，电阻加载阻值为200Ω。

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