[實用新型]超寬帶微帶偶極子天線陣及其脈沖超寬帶探測成像裝置

有效

• 申請號: 201420736735.6
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN204289722U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 歐陽繕;魏艷明;謝躍雷;晉良念;劉慶華;蔣俊正;陳紫強
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01Q21/24
• 分類號: H01Q21/24;H01Q9/16;G01S7/28;G01S13/89
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術領域

本實用新型屬于脈沖超寬帶雷達技術領域，具體涉及一種超寬帶微帶偶極子天線陣及其脈沖超寬帶探測成像裝置。

背景技術

脈沖超寬帶雷達是一種基于亞納秒級脈沖的時域成像探測系統，其具有良好的穿透性、高分辨率、高功率效率、高檢測率等特點，可對非金屬障礙物后或介質中目標進行非侵入式探測、定位、跟蹤和狀態分析，在反恐、救援、生物醫學、無損探測等領域獲得廣泛關注。

現有的一些脈沖超寬帶雷達雖然一定程度上實現了超寬帶探測定位，但在系統探測精度、實現成本及難易程度上仍有待提高，究其原因主要是因為脈沖超寬帶雷達天線時域特性和相應探測方法直接影響了整個系統的性能，并且特殊環境下手持式設備除了要求脈沖超寬帶雷達具有較高分辨率，還要求系統整體結構緊湊方便攜帶及展開，所以天線尺寸不能過大。目前超寬帶雷達常用的天線形式主要有喇叭天線、Vivaldi天線和偶極子天線，單個天線尺寸都比較大，孔徑相對較小，系統雖然可實現良好的距離分辨率，但由于天線孔徑的限制，方位分辨率難以盡如人意。采用合成孔徑的方法，通過移動天線分時采集不同方位上的回波信息，雖然可以提高方位分辨率，但卻無法合成運動目標回波，并且要求天線移動位置精確控制，整個過程復雜費時，特別是在特殊環境下難以實現。通過增加收發天線數量擴展孔徑的方法，雖然在一定程度上可以提高方位分辨率，同時具備探測運動目標的能力，但是天線數量增加帶來的直接后果是系統龐大笨重，難以手持式應用。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是現有脈沖超寬帶探測成像裝置的探測精度、實現成本及難易程度的不足，提供一種超寬帶微帶偶極子天線陣及其脈沖超寬帶探測成像裝置。

為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的：

超寬帶微帶偶極子天線陣，主要由介質板和金屬反射板構成。介質板通過螺栓固定于金屬反射板的正上方，且兩者之間存在一定的間隙。上述介質板的上表面印制有多個微帶天線單元，這些微帶天線單元在介質板的上表面環繞一個虛擬原點呈中心對稱分布，每3個相鄰的微帶天線單元的中心連線構成一個虛擬等腰三角形，且每個虛擬等腰三角形的大小形狀完全一致。每個微帶天線單元整體呈花瓣形，即每個微帶天線單元均由4個中心對稱且相?互獨立的天線瓣所構成，其中2個水平相對設置的天線瓣形成水平偶極子天線，另外2個垂直相對設置的天線瓣形成垂直偶極子天線。每個天線瓣的向內一側即靠近對稱中心一側設有饋電點，且每個饋電點上均接有一同軸線。每個微帶天線單元上的4條同軸線的下端均穿過介質板延伸至介質板和金屬反射板之間，其中連接水平偶極子天線的2條同軸線的下端相連在一起形成水平偶極子天線巴倫，連接垂直偶極子天線的2根同軸線的下端相連在一起形成垂直偶極子天線巴倫。水平偶極子天線巴倫的下端接有一條水平偶極子天線饋線，該水平偶極子天線饋線的下端穿過金屬反射板向下引出。垂直偶極子天線巴倫的下端接有一條垂直偶極子天線饋線，該垂直偶極子天線饋線的下端同樣穿過金屬反射板向下引出。

上述方案中，介質板和金屬反射板之間的距離為λ/4，其中λ為天線中心頻點波長。

上述方案中，構成水平偶極子天線巴倫的2根同軸線在距離介質板λ/4位置處將2根同軸線的外導體焊接在一起，構成垂直偶極子天線巴倫的2根同軸線在距離介質板λ/4位置處將2根同軸線的外導體焊接在一起，其中λ為天線中心頻點波長。

上述方案中，每個天線瓣均采用橢圓形和領結形混合的幾何形狀，其中天線瓣的向外一側為橢圓形，天線瓣的向內一側為領結形。

上述方案中，介質板上印制的微帶天線單元的個數為12個，其中環繞虛擬原點的第一圈為4個天線單元，環繞虛擬原點的第二圈為8個天線單元。

基于上述超寬帶微帶偶極子天線陣的脈沖超寬帶探測成像裝置，其特征在于：主要由超寬帶微帶偶極子天線陣、前端控制電路、高斯脈沖源、低噪聲小信號放大器、超寬帶接收機和上位機組成。超寬帶微帶偶極子天線陣與前端控制電路相連接。前端控制電路的輸入端接高斯脈沖源輸出端，高斯脈沖源的同步輸入端連接超寬帶接收機的數字輸出端。前端控制電路的輸出端接低噪聲小信號放大器，低噪聲小信號放大器的輸出端連接超寬帶接收機模擬輸入端。前端控制電路的控制輸入端通過并口線接超寬帶接收機。超寬帶接收機連接上位機。