專利名稱：小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電信器材，特別涉及一種小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線。
背景技術(shù)：
超寬帶(UWB)探測(cè)雷達(dá)具有探測(cè)分辨率高、目標(biāo)回波信號(hào)所包含的信息量大、對(duì)被探目標(biāo)定位準(zhǔn)確、容易實(shí)現(xiàn)探測(cè)目標(biāo)成像等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于城市地下管網(wǎng)的探測(cè)及定位、路基質(zhì)量檢測(cè)、考古及其它介質(zhì)中隱藏或埋設(shè)物的探測(cè)。在超寬帶探測(cè)雷達(dá)中，超寬帶探測(cè)天線作為輻射和接收能量的關(guān)鍵部件，對(duì)其最基本的要求是VSWR帶寬寬，以保證有效的輻射和接收窄脈沖能量(能滿足這一要求的最理想天線為行波天線)；其二是背向的屏蔽性能要好，以抑制操作人員及周圍環(huán)境對(duì)探測(cè)設(shè)備的干擾；其三是體積小、重量輕以便于操作。
現(xiàn)有技術(shù)的寬帶天線基本形式主要包括圖1所示的螺旋天線、圖2所示的對(duì)數(shù)周期天線、圖3所示的圓錐天線和圖4所示的三角形天線。實(shí)際使用的超寬帶天線主要以上述寬帶天線的基本形式作為構(gòu)成要素。從理論上講，上述幾種形式的天線，只要將輻射臂無限的伸展，就可以實(shí)現(xiàn)行波天線。但在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，由于受體積的限制，天線的輻射臂不可能無限的伸展，為使探測(cè)天線盡可能接近行波狀態(tài)，一般在設(shè)計(jì)時(shí)采用加載的方法，但這樣一來，往往導(dǎo)致天線的輻射的接收效率大大降低，從而影響其性能。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的，在于提供一種新型結(jié)構(gòu)的小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，可滿足超寬帶探測(cè)雷達(dá)中對(duì)探測(cè)天線單基，輕便、收/發(fā)互易的要求。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，包括接收天線和發(fā)射天線，還包括連接在接收天線和發(fā)射天線之間的屏蔽擋板和加強(qiáng)板，所述的接收天線和發(fā)射天線結(jié)構(gòu)相同，各包括輻射前體、波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體和饋電同軸電纜，所述的輻射前體上設(shè)有輻射裂縫，所述的波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體與輻射前體相連并覆蓋輻射裂縫，所述的饋電同軸電纜與波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體及輻射前體電連接；所述的屏蔽擋板連接在兩輻射前體之間，所述的加強(qiáng)板連接在兩波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體之間。
所述的屏蔽擋板呈角形，所述的兩輻射前體分別連接在角形屏蔽擋板的兩側(cè)邊并與屏蔽擋板形成夾角，兩夾角的方向相同并與屏蔽擋板的夾角方向相反，兩輻射前體的延伸線相交成一夾角，兩輻射前體形成高低交錯(cuò)狀態(tài)。
所述的輻射裂縫呈對(duì)稱梯形，兩梯形以短底邊相連通橫設(shè)在輻射前體的中部。
所述的波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體包括波導(dǎo)腔和嵌裝在波導(dǎo)腔內(nèi)的高頻吸收材料。
所述的波導(dǎo)腔呈一面開口的矩形，在其開口端的上下兩面各設(shè)有饋電同軸電纜過孔，波導(dǎo)腔以其開口端與輻射前體焊接相連。
所述的高頻吸收材料呈楔形，楔形高頻吸收材料以其斜面朝向波導(dǎo)腔的開口端嵌裝在波導(dǎo)腔內(nèi)。
所述的饋電同軸電纜依次穿過波導(dǎo)腔上面的饋電同軸電纜過孔、對(duì)稱梯形輻射裂縫的中縫旁和波導(dǎo)腔下面的饋電同軸電纜過孔設(shè)置，該饋電同軸電纜包括一個(gè)含有同軸內(nèi)外導(dǎo)體的組合段、一個(gè)內(nèi)導(dǎo)體段和一個(gè)外導(dǎo)體段；組合段設(shè)置在輻射裂縫中縫的上部，其穿越波導(dǎo)腔處與波導(dǎo)腔壁密封焊接相連，其側(cè)面與輻射前體焊接相連；內(nèi)導(dǎo)體段設(shè)置在輻射裂縫中縫旁，其下端與輻射裂縫中縫邊上的輻射前體下部焊接相連；外導(dǎo)體段設(shè)置在輻射裂縫中縫的下部，其側(cè)面與輻射前體焊接相連，其穿越波導(dǎo)腔處與波導(dǎo)腔壁密封焊接相連。
所述的波導(dǎo)腔腔體的長(zhǎng)度為天線中心頻率波長(zhǎng)的四分之一。
本實(shí)用新型的小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線由于天線的輻射形式采用對(duì)稱梯形輻射裂縫，形成了具有超寬帶輻射特性的磁偶輻射體系；由于在饋電方式上采用了對(duì)稱結(jié)構(gòu)饋電，以滿足天線結(jié)構(gòu)整體對(duì)稱性能的要求，實(shí)現(xiàn)天線的VSWR超寬帶性能；由于在輻射前體背向采用了吸收腔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了背向屏蔽和定向輻射。因此，本實(shí)用新型具有饋電點(diǎn)駐波帶寬、行波性能好、背向屏蔽性能優(yōu)越、定向輻射能力強(qiáng)、對(duì)操作人員及周圍環(huán)境抑制性能好、體積小、重量輕、制作方便、成本低、可生產(chǎn)性好等特點(diǎn)，經(jīng)過實(shí)際使用已取得良好效果，除可用于超寬帶探測(cè)雷達(dá)外，還可用于超寬帶通信等系統(tǒng)。在實(shí)際使用中，也可將此連成一體的接收天線和發(fā)射天線分開使用。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)螺旋天線的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)對(duì)數(shù)周期天線的示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)圓錐天線的示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)三角形天線的示意圖；圖5是本實(shí)用新型小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5的俯視圖；圖7是圖5的A-A向視圖；圖8是本實(shí)用新型中的波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實(shí)用新型小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線的饋電方式示意圖；圖10是圖9的B-B剖視圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參見圖5，配合參見圖6、圖7。本實(shí)用新型的小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，包括接收天線1、發(fā)射天線2、屏蔽擋板3和加強(qiáng)板4，屏蔽擋板3和加強(qiáng)板4連接在接收天線1和發(fā)射天線2之間將接收天線1和發(fā)射天線2連接成一體。
請(qǐng)參見圖6、圖7。本實(shí)用新型的接收天線1和發(fā)射天線2結(jié)構(gòu)相同，以接收天線1為例，它包括輻射前體11、波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體12和饋電同軸電纜13。輻射前體11采用0.5mm的銅板制成，在輻射前體11上設(shè)有輻射裂縫111，用于輻射窄脈沖能量(對(duì)于發(fā)射天線)或接收窄脈沖能量(對(duì)于接收天線)。輻射裂縫111呈對(duì)稱梯形，兩梯形以短底邊相連通橫設(shè)在輻射前體11的中部。配合參見圖8，波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體12與輻射前體11相連并覆蓋輻射裂縫111，以實(shí)現(xiàn)天線背向輻射屏，它包括波導(dǎo)腔121和嵌裝在波導(dǎo)腔內(nèi)的高頻吸收材料122。波導(dǎo)腔121可采用易焊接的薄銅板制成，呈一面開口的矩形，其口面的尺寸略大于輻射裂縫111的尺寸，使其能將整個(gè)輻射裂縫111覆蓋，在其開口端的上下兩面各設(shè)有饋電同軸電纜過孔1211和1212，波導(dǎo)腔以其開口端與輻射前體焊接相連。波導(dǎo)腔腔體的長(zhǎng)度為天線中心頻率波長(zhǎng)的四分之一。高頻吸收材料122呈楔形，楔形高頻吸收材料以其斜面朝向波導(dǎo)腔的開口端嵌裝在波導(dǎo)腔內(nèi)。二者之間的連接采用由高頻吸收好的石墨粉調(diào)制膠水后粘接。配合參見圖9、圖10，饋電同軸電纜13為半剛性同軸電纜，它依次穿過波導(dǎo)腔上面的饋電同軸電纜過孔1211、對(duì)稱梯形輻射裂縫111的中縫旁和波導(dǎo)腔下面的饋電同軸電纜過孔1212設(shè)置，該饋電同軸電纜13包括一個(gè)含有同軸內(nèi)外導(dǎo)體的組合段131、一個(gè)內(nèi)導(dǎo)體段132和一個(gè)外導(dǎo)體段133。圖10中134為電纜頭。圖7中的14為天線饋電點(diǎn)。組合段131設(shè)置在輻射裂縫111中縫的上部，其穿越波導(dǎo)腔處與波導(dǎo)腔壁密封焊接相連，其側(cè)面與輻射前體11焊接相連(圖中a所示)；內(nèi)導(dǎo)體段132設(shè)置在輻射裂縫中縫旁，其下端與輻射裂縫中縫邊上的輻射前體下部焊接相連(圖中b所示)；外導(dǎo)體段133設(shè)置在輻射裂縫中縫的下部，其側(cè)面與輻射前體下部焊接相連(圖中c所示)，其穿越波導(dǎo)腔處與波導(dǎo)腔壁密封焊接相連，整個(gè)輻射形成磁偶輻射體系。在圖謀10中形成向右半空間輻射、左半空間用波導(dǎo)腔接收體進(jìn)行屏蔽，使整個(gè)天線形成了磁偶極子的輻射，而不是常規(guī)的電偶極子的輻射，大大提高了天線的超寬帶性能。
屏蔽擋板3連接在兩輻射前體之間，屏蔽擋板3呈角形，兩輻射前體分別連接在角形屏蔽擋板的兩側(cè)邊并與屏蔽擋板形成夾角，兩夾角的方向相同并與屏蔽擋板的夾角方向相反，兩輻射前體的延伸線相交成一夾角，可實(shí)現(xiàn)探測(cè)天線在探測(cè)目標(biāo)時(shí)獲得的目標(biāo)信號(hào)最大。兩輻射前體形成高低交錯(cuò)狀態(tài)，使發(fā)射輻射裂縫和接收輻射裂縫形成上下錯(cuò)位，可減少收/發(fā)天線之間的相互耦合。
加強(qiáng)板4連接在兩波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體之間?？刹捎弥亓枯^輕又可用錫焊接的PVC覆銅板，兩邊與兩波導(dǎo)腔體的波導(dǎo)外表面焊接，用于保持整個(gè)天線的剛性。
權(quán)利要求1.一種小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，包括接收天線和發(fā)射天線，其特征在于還包括連接在接收天線和發(fā)射天線之間的屏蔽擋板和加強(qiáng)板，所述的接收天線和發(fā)射天線結(jié)構(gòu)相同，各包括輻射前體、波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體和饋電同軸電纜，所述的輻射前體上設(shè)有輻射裂縫，所述的波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體與輻射前體相連并覆蓋輻射裂縫，所述的饋電同軸電纜與波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體及輻射前體電連接；所述的屏蔽擋板連接在兩輻射前體之間，所述的加強(qiáng)板連接在兩波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，其特征在于所述的屏蔽擋板呈角形，所述的兩輻射前體分別連接在角形屏蔽擋板的兩側(cè)邊并與屏蔽擋板形成夾角，兩夾角的方向相同并與屏蔽擋板的夾角方向相反，兩輻射前體的延伸線相交成一夾角，兩輻射前體形成高低交錯(cuò)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，其特征在于所述的輻射裂縫呈對(duì)稱梯形，兩梯形以短底邊相連通橫設(shè)在輻射前體的中部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，其特征在于所述的波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體包括波導(dǎo)腔和嵌裝在波導(dǎo)腔內(nèi)的高頻吸收材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，其特征在于所述的波導(dǎo)腔呈一面開口的矩形，在其開口端的上下兩面各設(shè)有饋電同軸電纜過孔，波導(dǎo)腔以其開口端與輻射前體下部焊接相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，其特征在于所述的高頻吸收材料呈楔形，楔形高頻吸收材料以其斜面朝向波導(dǎo)腔的開口端嵌裝在波導(dǎo)腔內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，其特征在于所述的饋電同軸電纜依次穿過波導(dǎo)腔上面的饋電同軸電纜過孔、對(duì)稱梯形輻射裂縫的中縫旁和波導(dǎo)腔下面的饋電同軸電纜過孔設(shè)置，該饋電同軸電纜包括一個(gè)含有同軸內(nèi)外導(dǎo)體的組合段、一個(gè)內(nèi)導(dǎo)體段和一個(gè)外導(dǎo)體段；組合段設(shè)置在輻射裂縫中縫的上部，其穿越波導(dǎo)腔處與波導(dǎo)腔壁密封焊接相連，其側(cè)面與輻射前體焊接相連；內(nèi)導(dǎo)體段設(shè)置在輻射裂縫中縫旁，其下端與輻射裂縫中縫邊上的輻射前體下部焊接相連；外導(dǎo)體段設(shè)置在輻射裂縫中縫的下部，其側(cè)面與輻射前體焊接相連，其穿越波導(dǎo)腔處與波導(dǎo)腔壁密封焊接相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，其特征在于所述的波導(dǎo)腔腔體的長(zhǎng)度為天線中心頻率波長(zhǎng)的四分之一。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種小型定向輻射式超寬帶收/發(fā)天線，它包括接收天線和發(fā)射天線，其特點(diǎn)是，還包括連接在接收天線和發(fā)射天線之間的屏蔽擋板和加強(qiáng)板。接收天線和發(fā)射天線結(jié)構(gòu)相同，各包括輻射前體、波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體和饋電同軸電纜，輻射前體上設(shè)有輻射裂縫，波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體與輻射前體相連并覆蓋輻射裂縫，饋電同軸電纜與波導(dǎo)腔負(fù)載吸收體及輻射前體電連接。該天線具有饋電點(diǎn)駐波帶寬、行波性能好、背向屏蔽性能優(yōu)越、定向輻射能力強(qiáng)、對(duì)操作人員及周圍環(huán)境抑制性能好、體積小、重量輕、制作方便、成本低、可生產(chǎn)性好等特點(diǎn)，除可用于超寬帶探測(cè)雷達(dá)外，還可用于超寬帶通信等系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01Q13/00GK2746566SQ20042008232
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月30日
發(fā)明者羅建新 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十研究所