超寬帶離散式加載線狀天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超寬帶離散式加載線狀天線，包括條狀絕緣介質(zhì)板、對稱貼附于條狀絕緣介質(zhì)板上的兩個輻射臂及用于套裝條狀絕緣介質(zhì)板和兩個輻射臂的管狀天線罩，兩個輻射臂均由貼附于條狀絕緣介質(zhì)板表面的多段金屬片及設(shè)置于相鄰金屬片之間用于電性連接該相鄰金屬片的離散式加載電阻構(gòu)成，兩個輻射臂之間留有間隔，鄰近間隔的金屬片側(cè)壁上分別設(shè)有相對的饋電點，該饋電點作為天線輸入端口與外界激勵信號相連接，外界激勵信號通過輸入端口傳輸至兩個輻射臂上并由兩個輻射臂向四周輻射。本發(fā)明具有頻帶寬、時域輻射特性好、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單和可靠性好等特點，易于操作和養(yǎng)護，并且防潮耐磨，能夠滿足探地雷達系統(tǒng)的實際工程需求。
【專利說明】
超寬帶離散式加載線狀天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于超寬帶成像雷達天線技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種超寬帶離散式加載線狀 天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 探地雷達可W通過無損技術(shù)實現(xiàn)地下結(jié)構(gòu)的探測，在地球物理學(xué)研究、道路病害 體檢測、考古W及市政工程等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。近年來，國內(nèi)的一些科研機構(gòu)、工程勘 測部口 W及高等院校紛紛開展探地雷達的研究工作，并相繼引進了美國、加拿大、瑞典W及 俄羅斯的探地雷達產(chǎn)品，取得了一定的研究成果。但是由于國內(nèi)對探地雷達研究較晚，大多 數(shù)僅僅局限于理論及算法方面，因此加快探地雷達的研制和產(chǎn)品化對其在實際工程中的應(yīng) 用具有重要現(xiàn)實意義。
[0003] 天線作為探地雷達系統(tǒng)中的福射和接收能量的關(guān)鍵部件，在無線電系統(tǒng)中有著重 要地位，直接影響著整個系統(tǒng)的性能。由于地表介質(zhì)的屬性各異，不同介質(zhì)的散射干擾、被 探測目標位置的不確定性W及深層目標散射回波信號微弱等因素的影響，要求天線具有良 好的時域福射特性、超寬帶和高增益等特點，并且要求天線易制作和維護、質(zhì)量輕且可靠性 好。然而，目前常用的探地雷達天線存在探測距離短、分辨率低和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，難W滿 足實際工程應(yīng)用的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、時域福射特性好、高增益且可靠 性好的用于探地雷達的超寬帶離散式加載線狀天線。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，超寬帶離散式加載線狀天線，其 特征在于包括條狀絕緣介質(zhì)板、對稱貼附于條狀絕緣介質(zhì)板上的兩個福射臂及用于套裝條 狀絕緣介質(zhì)板和兩個福射臂的管狀天線罩，其中兩個福射臂完全相同構(gòu)成一對稱振子天 線，兩個福射臂均由貼附于條狀絕緣介質(zhì)板表面的多段金屬片及設(shè)置于相鄰金屬片之間用 于電性連接該相鄰金屬片的離散式加載電阻構(gòu)成，兩個福射臂之間留有間隔，鄰近間隔的 兩個金屬片側(cè)壁上分別設(shè)有相對的饋電點，該饋電點作為天線輸入端口與外界激勵信號相 連接，外界激勵信號通過輸入端口傳輸至兩個福射臂上并由兩個福射臂向四周福射。
[0006] 進一步優(yōu)選，所述金屬片貼附于條狀絕緣介質(zhì)板的表面，該金屬片為銅錐或柱形 導(dǎo)線，各段金屬片的長度均為152mm，寬度均為10mm，相鄰兩段金屬片之間的間隔距離為 3inm O
[0007] 進一步優(yōu)選，所述離散式加載電阻焊接于相鄰兩段金屬片之間，用于電性連接相 鄰兩段金屬片W減小天線尾部振蕩，展寬帶寬，其阻值按照Wu-king方法確定，具體如下：
[0008] 的//")
[0009]
[0010]
[OOW 其中R功第i條縫隙內(nèi)離散式加載電阻的阻值，i = l，2,3-7，L為福射臂的長度，Zi 為線狀天線饋電點與離散式加載電阻所在縫隙的垂直距離，a為金屬片的半徑，Wu-king加 載主要應(yīng)用于桿狀天線中，在側(cè)面積相等的條件下將矩形金屬片等效為圓形的桿狀結(jié)構(gòu)。
[0012] 進一步優(yōu)選，所述兩個福射臂之間預(yù)設(shè)的間隔距離為4mm。
[0013] 進一步優(yōu)選，所述條狀絕緣介質(zhì)板為環(huán)氧玻璃布層壓板或聚酷亞胺層壓板，其介 電常數(shù)為4.4，長度為2480mm，寬度為12mm，厚度為0.5-2mm。
[0014] 進一步優(yōu)選，所述管狀天線罩由內(nèi)層硅膠管和外層玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合 材料組成，其中條狀絕緣介質(zhì)板和兩個福射臂均安裝于硅膠管內(nèi)部并通過在硅膠管表面采 用熱縮套管進行固定和保護;硅膠管安裝于玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的內(nèi)部并通 過在玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料表面采用熱縮套管進行固定和保護。
[0015] 本發(fā)明具有頻帶寬、時域福射特性好、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單和可靠性好等特點，易于 操作和養(yǎng)護，并且防潮耐磨，能夠滿足探地雷達系統(tǒng)的實際工程需求。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖視圖1的俯視圖；
[001引圖3是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4是本發(fā)明的輸入阻抗曲線；
[0020] 圖5是本發(fā)明的時域福射波形曲線。
[0021] 圖中：1、福射臂，2、饋電點，3、條狀絕緣介質(zhì)板，4、金屬片，5、離散式加載電阻，6、 硅膠管，7、玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料。
【具體實施方式】
[0022] 結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的具體內(nèi)容。如圖1-2所示，超寬帶離散式加載線狀天 線，包括條狀絕緣介質(zhì)板3、對稱貼附于條狀絕緣介質(zhì)板3上的兩個福射臂1及用于套裝條狀 絕緣介質(zhì)板3和兩個福射臂1的管狀天線罩，其中兩個福射臂1完全相同構(gòu)成一對稱振子天 線，兩個福射臂1均由貼附于條狀絕緣介質(zhì)板3表面的多段金屬片4及設(shè)置于相鄰金屬片4之 間用于電性連接該相鄰金屬片4的離散式加載電阻5構(gòu)成，兩個福射臂1之間留有間隔，鄰近 間隔的兩個金屬片4側(cè)壁上分別設(shè)有相對的饋電點2,該饋電點2作為天線輸入端口與外界 激勵信號相連接，外界激勵信號通過輸入端口傳輸?shù)絻蓚€福射臂1上并由兩個福射臂1向四 周福射。
[0023] 所述金屬片4貼附于條狀絕緣介質(zhì)板3的表面，該金屬片4為銅錐或柱形導(dǎo)線，各段 金屬片4的長度均為152mm，寬度均為10mm，相鄰兩段金屬片4之間的間隔距離為3mm。
[0024] 所述離散式加載電阻5焊接于相鄰兩段金屬片4之間，用于電性連接W減小天線尾 部振蕩，展葡帶葡，其阻值按照Wu-king方法確定，具體如下：
[0025]
[0026]
[0027]
[002引其中Ri為第i條縫隙內(nèi)離散式加載電阻5的阻值，i = l，2,3…7，L為福射臂1的長 度，Zi為線狀天線饋電點2與離散式加載電阻5所在縫隙的垂直距離，a為金屬片的半徑，Wu- king加載主要應(yīng)用于桿狀天線中，在側(cè)面積相等的條件下將矩形金屬片4等效為圓形的桿 狀結(jié)構(gòu)。
[0029] 所述兩個福射臂1之間預(yù)設(shè)的間隔距離為4mm，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)輸入阻抗等 天線技術(shù)指標要求對兩福射臂之間的距離進行調(diào)整。
[0030] 所述條狀絕緣介質(zhì)板3為環(huán)氧玻璃布層壓板或聚酷亞胺層壓板，其介電常數(shù)為 4.4，長度為2480mm，寬度為12mm，厚度為0.5-2mm。
[0031] 所述管狀天線罩由內(nèi)層硅膠管6和外層玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料7組成， 其中硅膠管6直徑略大于條狀絕緣介質(zhì)板3的寬度，福射臂1和條狀絕緣介質(zhì)板3均安裝于娃 膠管6內(nèi)部，并在硅膠管6表面采用熱縮套管進行固定和保護;玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù) 合材料7位于管狀天線罩的最外層，其直徑略大于硅膠管6的直徑，表面同樣采用熱縮套管 進行固定和保護，如圖3所示。硅膠管6具有柔軟性并且能減震防水，玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂 基復(fù)合材料7耐磨防潮，并且可W避免外界強烈電場對電子器件的擊穿和損耗。
[0032] 實際制作過程中，內(nèi)層硅膠管6和外層玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料7表面均 采用熱縮套管進行保護和固定，W確保整個天線結(jié)構(gòu)的可靠性。
[0033] 如圖4所示，為超寬帶離散式加載線狀天線的輸入阻抗曲線。圖中，橫軸表示頻率 (M化），縱軸表示阻抗值（Q )。在頻率范圍內(nèi)，超寬帶離散式加載線狀天線的輸入阻抗曲線 比較平坦，實部保持在200Q左右，同時虛部值相對較小，說明天線端口反射很小。
[0034] 如圖5所示，為超寬帶離散式加載線狀天線的時域福射波形曲線。從圖中可知，超 寬帶離散式加載線狀天線的時域福射波形幾乎沒有振蕩拖尾，波形保真性優(yōu)異，說明離散 式加載電阻發(fā)揮了良好的作用。
[0035] 綜上所述，本發(fā)明提供的超寬帶離散式加載線狀天線具有頻帶寬、時域福射特性 好、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單和可靠性好等特點，易于操作和養(yǎng)護，并且防潮耐磨，能夠滿足探地雷 達系統(tǒng)的實際工程需求。
[0036] W上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理，主要特征和優(yōu)點，在不脫離本發(fā)明精神和 范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改進，運些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的 范圍。
【主權(quán)項】
1. 超寬帶離散式加載線狀天線，其特征在于包括條狀絕緣介質(zhì)板、對稱貼附于條狀絕 緣介質(zhì)板上的兩個福射臂及用于套裝條狀絕緣介質(zhì)板和兩個福射臂的管狀天線罩，其中兩 個福射臂完全相同構(gòu)成一對稱振子天線，兩個福射臂均由貼附于條狀絕緣介質(zhì)板表面的多 段金屬片及設(shè)置于相鄰金屬片之間用于電性連接該相鄰金屬片的離散式加載電阻構(gòu)成，兩 個福射臂之間留有間隔，鄰近間隔的兩個金屬片側(cè)壁上分別設(shè)有相對的饋電點，該饋電點 作為天線輸入端口與外界激勵信號相連接，外界激勵信號通過輸入端口傳輸至兩個福射臂 上并由兩個福射臂向四周福射。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶離散式加載線狀天線，其特征在于:所述金屬片貼附于 條狀絕緣介質(zhì)板的表面，該金屬片為銅錐或柱形導(dǎo)線，各段金屬片的長度均為152mm，寬度 均為10mm，相鄰兩段金屬片之間的間隔距離為3mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶離散式加載線狀天線，其特征在于:所述離散式加載電 阻焊接于相鄰兩段金屬片之間，其阻值按照Wu-king方法確定，具體如下：其中Ri為第i條縫隙內(nèi)離散式加載電阻的阻值，i = l，2,3-'7，L為福射臂的長度，Z功線 狀天線饋電點與離散式加載電阻所在縫隙的垂直距離，a為金屬片的半徑，Wu-king加載主 要應(yīng)用于桿狀天線中，在側(cè)面積相等的條件下將矩形金屬片等效為圓形的桿狀結(jié)構(gòu)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶離散式加載線狀天線，其特征在于:所述兩個福射臂之 間預(yù)設(shè)的間隔距離為4mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶離散式加載線狀天線，其特征在于:所述條狀絕緣介質(zhì) 板為環(huán)氧玻璃布層壓板或聚酷亞胺層壓板，其介電常數(shù)為4.4,長度為2480mm，寬度為12mm， 厚度為0.5-2mm。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶離散式加載線狀天線，其特征在于:所述管狀天線罩由 內(nèi)層硅膠管和外層玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料組成，其中條狀絕緣介質(zhì)板和兩個福 射臂均安裝于硅膠管內(nèi)部并通過在硅膠管表面采用熱縮套管進行固定和保護;硅膠管安裝 于玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的內(nèi)部并通過在玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料 表面采用熱縮套管進行固定和保護。
【文檔編號】H01Q1/42GK105977629SQ201610519749
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】李雪萍, 夏從新, 詹華偉, 王永永, 董曉, 張瑜
【申請人】河南師范大學(xué)