[發明專利]一種用于穿墻成像雷達的超寬帶四元陣天線裝置

有效

• 申請號: 201310434924.8
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103682606B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 紀奕才;邵金進;陳潔;方廣有;陰和俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q19/10;H01Q21/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及用于穿墻成像雷達系統的天線裝置。

背景技術

穿墻成像技術是一種能夠不需要破壞墻體、具有良好分辨率和穿透深度的快速成像方法，可對隱藏在墻后的目標進行非入侵式探測成像。近年來，穿墻成像探測技術受到了越來越多的關注，尤其在反恐、技偵、軍事、搜救等領域具有巨大的應用價值。

我國對穿墻成像技術的研究起步比較晚，目前國內一些大學和科研機構在該領域進行了一些有益的探索也基本處在實驗室樣機階段。

目前在國內應用比較多的穿墻成像雷達系統基本都是從美國、加拿大等國家引進了探地雷達產品。因此加快發展我國自己的穿墻成像技術是非常必要的，它不僅可以打破國外技術的壟斷，也能夠促進我國自身的超寬帶穿墻成像技術的發展。

正是在這種國內外背景下，基于多年探地雷達技術的研究與積累，實驗室積極研究開發了一套穿墻雷達成像雷達系統。

天線作為雷達系統的一個關鍵部件，它的功能是完成電磁波的有效輻射和接收。由于天線輻射的電磁波需要兩次穿透介質才能被系統接收，受限于電磁波在介質中的衰減與介質散射影響，探測距離比較短，分辨率差，因此需要研究出具有一定增益和帶寬的天線滿足系統要求。

目前應用于探地雷達的天線主要是平面偶極天線，其中尤以蝶形天線以及其變形結構的天線為主。雖然平面蝶形天線具有比較好的介質耦合性和時域特性。但是這種天線的輻射效率低，發射機產生信號的幅度有限，雷達的探測距離短。所以研究出一種既具有平面偶極子天線特性，又具有比較好的增益與帶寬的天線十分必要。

發明內容

本發明的目的是提出一種能夠方便地應用于地面、墻壁等物體掩蔽下的目標探測的超寬帶天線裝置。本發明所提出的超寬帶天線裝置是一個四元陣天線，其基本單元是由兩個平面水滴形結構組成的偶極子天線，具有饋電方式簡單、超寬帶和增益高的特點，能夠滿足系統對探測距離和精度的要求。天線選擇水滴形式是因為其形狀漸變的平緩性使得阻抗連續性比較好，也有利于縮減尺寸。由于天線使用的定向性要求，使用了金屬屏蔽腔來抑制后向輻射。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。

一種超寬帶天線裝置，該裝置包括：介質單元1、天線單元2、平行雙線饋電單元、反射腔4以及連接器6，其中：

所述天線單元2印制在所述介質單元的底面上，構成偶極子單元；

所述天線單元2由數對水滴形的天線臂組成；

所述平行雙線饋電單元包括呈X形的第一平行雙線3和第二平行雙線5，第一和第二平行雙線3和5分別位于所述介質單元的上表面和下表面，所述平行雙線接近天線臂的終端按照指數漸變分開并分別與天線單元中相應的天線臂2連接，兩平行雙線的中點處通過上端焊盤7、下端焊盤8以及連接器6連接起來；

所述兩平行雙線與所述天線臂組成一個不平衡饋電的四元陣列天線；

所述反射腔4與所述介質單元1的邊沿固定，并覆蓋住所述天線單元2；

所述連接器6的一端與所述平行雙線饋電單元連接，另一端通過反射腔4中間的通孔穿出，并固定在所述反射腔4上。

本發明的超寬帶天線裝置饋電方式簡單，結構緊湊，可根據需要自由的選擇工作方式，同時還具有對工作環境的適應能力強、操作和維護簡單等特點。

附圖說明

圖1為本發明提出的超寬帶天線裝置的結構示意圖；

圖2為本發明提出的超寬帶天線裝置的立體結構圖；

圖3為根據本發明一實施例的超寬帶天線裝置中SMA連接器的安裝示意圖；

圖4為根據本發明一實施例的超寬帶天線裝置的VSWR圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

【主要元件符號說明】

1-FR4介質板；????????????????2-水滴形天線臂；

3,5-平行雙線；?????4-反射腔；

6-SMA連接器；

7-上端焊盤；

8-下端焊盤；

圖1為本發明提出的超寬帶天線裝置的結構示意圖，圖2為本發明提出的超寬帶天線裝置的立體結構圖，如圖1、2所示，所述超寬帶天線裝置包括：介質單元1、天線單元2、平行雙線饋電單元、反射腔4以及連接器6，其中：

在本發明一實施例中，所述介質單元為FR4介質板，且其厚度為1.5mm；