一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線的制作方法
【專利摘要】一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線，它涉及一種饋源天線，具體涉及一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線。本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)94GHz毫米波成像系統(tǒng)所應(yīng)用的饋源天線為喇叭天線，其口面過(guò)大導(dǎo)致成像系統(tǒng)的空間分辨率降低的問(wèn)題。本發(fā)明包括正面金屬地板、背面金屬地板和介質(zhì)板，介質(zhì)板為長(zhǎng)方形板體，正面金屬地板印刷在介質(zhì)板正面的上部，背面金屬地板印刷在介質(zhì)板背面的下部，介質(zhì)板一端的上部設(shè)有第一鋸齒結(jié)構(gòu)，正面金屬地板與第一鋸齒結(jié)構(gòu)連接，介質(zhì)板一端的下部設(shè)有第二鋸齒結(jié)構(gòu)背面金屬地板與第二鋸齒結(jié)構(gòu)連接。本發(fā)明用于無(wú)線電通信領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種饋源天線，具體涉及一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線，屬于無(wú)線電通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)的發(fā)展，頻率的開(kāi)發(fā)越來(lái)越高，毫米波也越來(lái)越收到人們的重視。習(xí)慣上，我們把波長(zhǎng)介于1mm?10mm的一段電磁頻譜稱為毫米波頻譜,它所對(duì)應(yīng)的頻率范圍是300GHz?30GHz。毫米波的特點(diǎn)是頻率高，波長(zhǎng)短，與激光、紅外等電子光學(xué)技術(shù)相比，在煙、霧、塵埃及其它有害環(huán)境下毫米波有更強(qiáng)的穿透能力。正是由于它的這些顯著的特點(diǎn)，加上各國(guó)安檢的需要，毫米波成像隨之產(chǎn)生。在毫米波成像系統(tǒng)中，毫米波輻射計(jì)是系統(tǒng)的核心部件，而饋源天線作為輻射計(jì)的初級(jí)感應(yīng)器，對(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)影響巨大。因此隨著毫米波成像系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)饋源天線的要求越來(lái)越高。被動(dòng)式毫米波成像(PMMW，PassiveMi 11 imeter Wave )是指依靠35GHz、94GHz、140GHz、220GHz毫米波的大氣傳播窗口，接收(地面或空中)物體及背景的熱輻射能量來(lái)探測(cè)物體的特性并產(chǎn)生高分辨率圖像，這種被動(dòng)毫米波成像技術(shù)能夠形成反映物體和背景各個(gè)部分的熱溫差和輻射特性的差異，以此來(lái)觀察和區(qū)分物質(zhì)的形狀、材料等性能。由于毫米波成像系統(tǒng)的工作波段不同，所適用的范圍、性能指標(biāo)的參數(shù)都各不相同，因此所適用的領(lǐng)域也有比較明顯的獨(dú)立性。毫米波成像與紅外成像相比，具有更好的夜視能力。也有比可見(jiàn)光系統(tǒng)更強(qiáng)的穿透煙靄的能力，霧、云、細(xì)雨對(duì)毫米波成像的影響也很小。毫米波由于它所處的特殊的波段兼有短微波和紅外兩者的基本特性。大氣衰減對(duì)毫米波成像的影響比可見(jiàn)光、紅外更少，而且它具有和紅外系統(tǒng)在低能見(jiàn)度的黑夜正常工作的能力，并且它在煙塵、云霧、沙暴和雨雪等惡劣環(huán)境下有著良好的穿透能力，可以全天候、全天時(shí)的工作，這些得天獨(dú)厚的特點(diǎn)是紅外系統(tǒng)所不能比擬的，對(duì)于環(huán)境遙感和軍事偵察等應(yīng)用場(chǎng)合十分有益。被動(dòng)式毫米波成像相對(duì)于主動(dòng)成像有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。其一是被動(dòng)式圖像是通過(guò)檢測(cè)物體輻射的能量得到的，在毫米波段與可見(jiàn)光段的原理是一樣的，因而被動(dòng)毫米波圖像與可見(jiàn)光圖像很相近，有利于物體的辨認(rèn)，而主動(dòng)系統(tǒng)如雷達(dá)，其成像要受閃爍效應(yīng)等影響難以直接顯現(xiàn)物體的自然形狀；其二是被動(dòng)式成像不發(fā)射電磁波，因而沒(méi)有電磁污染，更適于隱匿工作。此外，理論分析還表明，各種涂層隱身材料對(duì)雷達(dá)的隱身性越好，就越容易被被動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)。因此，無(wú)論在國(guó)內(nèi)和國(guó)外，毫米波成像技術(shù)都顯示出了勃勃生機(jī)和應(yīng)用前景，特別是在最近幾年，3mm波段成像發(fā)展如火如荼，具有十分廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。傳統(tǒng)94GHz毫米波成像系統(tǒng)所應(yīng)用的饋源天線為喇叭天線，其口面過(guò)大導(dǎo)致成像系統(tǒng)的空間分辨率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決傳統(tǒng)94GHz毫米波成像系統(tǒng)所應(yīng)用的饋源天線為喇叭天線，其口面過(guò)大導(dǎo)致成像系統(tǒng)的空間分辨率降低的問(wèn)題，進(jìn)而提出一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線。[0004]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括正面金屬地板、背面金屬地板和介質(zhì)板，介質(zhì)板為長(zhǎng)方形板體，正面金屬地板印刷在介質(zhì)板正面的上部，背面金屬地板印刷在介質(zhì)板背面的下部，介質(zhì)板一端的上部設(shè)有第一鋸齒結(jié)構(gòu)，正面金屬地板與第一鋸齒結(jié)構(gòu)連接，介質(zhì)板一端的下部設(shè)有第二鋸齒結(jié)構(gòu)背面金屬地板與第二鋸齒結(jié)構(gòu)連接。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明為平面結(jié)構(gòu)，因此易于與微波電路集成，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化。并且由于其平面結(jié)構(gòu)，在相同的空間范圍內(nèi)，相比于喇叭天線，易于排成縝密的陣列，可以提高毫米波成像系統(tǒng)的空間分辨率，頻帶寬、增益適中、副瓣低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工、成本低廉。本發(fā)明具有良好的輻射性能，其工作帶寬為73GHz — 110GHz，增益為14.5dB，副瓣電平小于-15dB，半功率波瓣寬度為23°。天線指標(biāo)完全符合94GHz被動(dòng)毫米波成像系統(tǒng)的技術(shù)要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本發(fā)明的正面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明背面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是天線的反射損耗圖，圖4是天線在94GHz的E面方向圖，圖5是天線在94GHz的Η面方向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線包括正面金屬地板1、背面金屬地板2和介質(zhì)板3，介質(zhì)板3為長(zhǎng)方形板體,正面金屬地板1印刷在介質(zhì)板3正面的上部,背面金屬地板2印刷在介質(zhì)板3背面的下部,介質(zhì)板3 —端的上部設(shè)有第一鋸齒結(jié)構(gòu)3-1,正面金屬地板1與第一鋸齒結(jié)構(gòu)3-1連接，介質(zhì)板3 —端的下部設(shè)有第二鋸齒結(jié)構(gòu)3-2，背面金屬地板2與第二鋸齒結(jié)構(gòu)3-2連接。
[0008]本實(shí)施方式中介質(zhì)板3的型號(hào)為Rogers RT5870。
[0009]從圖3至圖5中可以看出本發(fā)明具有良好的輻射性能，其工作帶寬為73GHz—110GHz，增益為14.5dB，副瓣電平小于-15dB，半功率波瓣寬度為23°。天線指標(biāo)完全符合94GHz被動(dòng)毫米波成像系統(tǒng)的技術(shù)要求。
[0010]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線的正面金屬地板1是由正面金屬地板第一豎直邊1-1、正面金屬地板第一橫邊1-2、正面金屬地板第一圓弧邊1-3、正面金屬地板第二橫邊
1-4、正面金屬地板第一鋸齒邊1_5、正面金屬地板第二圓弧邊1-6和正面金屬地板第二橫邊1-7首尾依次連接組成的封閉多邊形，且正面金屬地板第一豎直邊1-1與介質(zhì)板3另一端的豎直邊重合，正面金屬地板第二橫邊1-4與介質(zhì)板3的頂邊重合，正面金屬板第一鋸齒邊1-5與第一鋸齒結(jié)構(gòu)3-1重合。
[0011]本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，正面金屬地板第一圓弧邊1-3和正面金屬地板第二圓弧邊1-6組成正面雙指數(shù)漸變曲線結(jié)構(gòu)，正面金屬地板第一鋸齒邊1-5為正面饋電部分，這種結(jié)構(gòu)有效的降低了天線的副瓣，提高了增益。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0012]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線的背面金屬地板2是由背面金屬地板第一豎直邊2-1、背面金屬地板第一橫邊2-2、背面金屬地板第一圓弧邊2-3、背面金屬地板第二圓弧邊2-4、背面金屬地板第一鋸齒邊2-5、背面金屬地板第二橫邊2-6、背面金屬地板第三圓弧邊
2-7、背面金屬地板第四圓弧邊2-8和背面金屬地板第三橫邊2-9首尾依次連接組成的封閉多邊形，且背面金屬地板第一豎直邊2-1與介質(zhì)板3另一端的豎直邊重合，背面金屬地板第一鋸齒邊2-5與第二鋸齒結(jié)構(gòu)3-2重合，背面金屬地板第二橫邊2-6與介質(zhì)板3的底邊重
入
口 ο
[0013]本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，背面金屬地板第一圓弧邊2-3、背面金屬地板第二圓弧邊2-4、背面金屬地板第三圓弧邊2-7、背面金屬地板第四圓弧邊2-8組成背面雙指數(shù)漸變曲線，背面金屬地板第一鋸齒邊2-5為饋電部分，這種結(jié)構(gòu)有效的降低了天線的副瓣，提高了增益。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線的介質(zhì)板3的厚度為0.127mm,介質(zhì)板3的介電常數(shù)為2.33。
[0015]本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，這是美國(guó)ROGERS公司生產(chǎn)的一種可用于制作毫米波天線的專用介質(zhì)板，選擇此介質(zhì)板可以很好的實(shí)現(xiàn)本天線所需達(dá)到的指標(biāo)要求，并且此介質(zhì)板比其他同類產(chǎn)品的質(zhì)量要好，可以使本天線的結(jié)構(gòu)更加牢固，性能也得到了保證。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0016]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線的第一鋸齒結(jié)構(gòu)3-1的鋸齒深度為λ/4，第二鋸齒結(jié)構(gòu)3-2的鋸齒深度為λ /4。
[0017]本實(shí)施方式中λ為94GHz電磁波在自由空間的波長(zhǎng)。
[0018]本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，通過(guò)鋸齒可以抑制天線頂端的橫向電流，進(jìn)而可以減小天線的交叉極化的影響，提高天線的增益和效率。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二或三相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線的正面金屬地板1和背面金屬地板2的厚度均為
0.03mmo
[0020]本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，可以天線的橫向尺寸達(dá)到最小，更有益于與94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)進(jìn)行集成，達(dá)到較小系統(tǒng)體積的目的。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】五相同。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線，其特征在于:所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線包括正面金屬地板(1)、背面金屬地板(2)和介質(zhì)板(3)，介質(zhì)板(3)為長(zhǎng)方形板體，正面金屬地板(1)印刷在介質(zhì)板(3)正面的上部，背面金屬地板(2)印刷在介質(zhì)板(3)背面的下部，介質(zhì)板(3) —端的上部設(shè)有第一鋸齒結(jié)構(gòu)(3-1),正面金屬地板(1)與第一鋸齒結(jié)構(gòu)(3-1)連接，介質(zhì)板(3) —端的下部設(shè)有第二鋸齒結(jié)構(gòu)(3-2)，背面金屬地板(2)與第二鋸齒結(jié)構(gòu)(3-2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線，其特征在于:正面金屬地板(1)是由正面金屬地板第一豎直邊(ι-1)、正面金屬地板第一橫邊(1-2)、正面金屬地板第一圓弧邊(1_3)、正面金屬地板第二橫邊(1-4)、正面金屬地板第一鋸齒邊(1-5)、正面金屬地板第二圓弧邊(1-6)和正面金屬地板第二橫邊(1-7)首尾依次連接組成的封閉多邊形，且正面金屬地板第一豎直邊(1-1)與介質(zhì)板(3)另一端的豎直邊重合，正面金屬地板第二橫邊(1-4)與介質(zhì)板(3)的頂邊重合，正面金屬板第一鋸齒邊(1-5)與第一鋸齒結(jié)構(gòu)(3-1)重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線，其特征在于:背面金屬地板(2)是由背面金屬地板第一豎直邊(2-1)、背面金屬地板第一橫邊(2-2)、背面金屬地板第一圓弧邊(2-3)、背面金屬地板第二圓弧邊(2-4)、背面金屬地板第一鋸齒邊(2-5)、背面金屬地板第二橫邊(2-6)、背面金屬地板第三圓弧邊(2-7)、背面金屬地板第四圓弧邊(2-8)和背面金屬地板第三橫邊(2-9)首尾依次連接組成的封閉多邊形，且背面金屬地板第一豎直邊(2-1)與介質(zhì)板(3)另一端的豎直邊重合，背面金屬地板第一鋸齒邊(2-5 )與第二鋸齒結(jié)構(gòu)(3-2 )重合，背面金屬地板第二橫邊(2-6 )與介質(zhì)板(3 )的底邊重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線，其特征在于:介質(zhì)板(3)的厚度為0.127mm，介質(zhì)板(3)的介電常數(shù)為2.33。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線，其特征在于:第一鋸齒結(jié)構(gòu)(3-1)的鋸齒深度為λ/4,第二鋸齒結(jié)構(gòu)(3-2)的鋸齒深度為λ/4。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種應(yīng)用于94GHz被動(dòng)式毫米波成像系統(tǒng)的饋源天線，其特征在于:正面金屬地板(1)和背面金屬地板(2)的厚度均為0.03mm。
【文檔編號(hào)】H01Q1/48GK103700933SQ201410010196
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】付彥志, 亞歷山大·杰尼索夫, 王楠楠, 宗華, 特尼格爾, 王善林, 白競(jìng)祎 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)