舌形雷達(dá)天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種舌形雷達(dá)天線。該舌形雷達(dá)天線包括：絕緣介質(zhì)體，具有兩承載面；兩舌形天線臂，其中，第一舌形天線臂固定于所述絕緣介質(zhì)體的第一承載面上，第二舌形天線臂固定于所述絕緣介質(zhì)體的第二承載面上，每一天線臂的末端設(shè)置微帶漸變結(jié)構(gòu)；以及SMA連接器，其一端的芯線焊接在第一舌形天線臂末端的微帶漸變結(jié)構(gòu)，地線焊接于第二舌形天線臂的微帶漸變結(jié)構(gòu)，其另一端與后端的雷達(dá)系統(tǒng)相連接。本發(fā)明舌形成像雷達(dá)天線具有良好的方向性，簡單的饋電方式，緊湊的天線尺寸以及較輕的重量，滿足穿墻成像雷達(dá)系統(tǒng)的探測距離和精度的要求。
【專利說明】舌形雷達(dá)天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子行業(yè)雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種舌形雷達(dá)天線。

【背景技術(shù)】
[0002]近幾十年，伴隨著反恐維穩(wěn)、人質(zhì)救援等需求，穿墻成像雷達(dá)技術(shù)也倍受關(guān)注。穿墻成像雷達(dá)是一種能夠穿墻探測和定位并進(jìn)行實(shí)時的裝置，可以穿墻探測非均勻介質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如人體、金屬目標(biāo)等，并且這種非侵入式探測不會對目標(biāo)產(chǎn)生物理屬性的損壞。這些特點(diǎn)使得穿墻成像雷達(dá)具有廣闊的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用市場。
[0003]在穿墻成像雷達(dá)系統(tǒng)中，天線具有把電信號和電磁波進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換的作用，負(fù)責(zé)將雷達(dá)信號輻射出去，并接收來自目標(biāo)的電磁回波。作為穿墻成像雷達(dá)重要的子系統(tǒng)，天線輻射特性的好壞直接決定雷達(dá)成像和定位的質(zhì)量。同時由于墻體的色散作用、以及目標(biāo)尺寸較小，來自離墻體越遠(yuǎn)的目標(biāo)回波也越弱，同時還有其他散射體的回波可能會掩蓋目標(biāo)回波。
[0004]基于以上的因素，穿墻成像雷達(dá)對天線性能要求較高。一般要求穿墻雷達(dá)天線具有足夠的帶寬以滿足分辨率的要求，也需要天線具有良好的時域特性，同時還要保證天線的尺寸以滿足穿墻雷達(dá)便攜式的工程應(yīng)用要求。然而，現(xiàn)有穿墻成像雷達(dá)在工程應(yīng)用領(lǐng)域中，較少有滿足上述要求的穿墻成像雷達(dá)天線。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種滿足穿墻成像雷達(dá)需求的舌形雷達(dá)天線。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明提供了一種舌形雷達(dá)天線。該舌形雷達(dá)天線包括:絕緣介質(zhì)體，具有兩承載面；兩舌形天線臂，其中，第一舌形天線臂固定于所述絕緣介質(zhì)體的第一承載面上，第二舌形天線臂固定于所述絕緣介質(zhì)體的第二承載面上，每一天線臂的末端設(shè)置微帶漸變結(jié)構(gòu)；以及SMA連接器，其一端的芯線焊接在第一舌形天線臂末端的微帶漸變結(jié)構(gòu)，地線焊接于第二舌形天線臂的微帶漸變結(jié)構(gòu)，其另一端與后端的雷達(dá)系統(tǒng)相連接。
[0009](三)有益效果
[0010]本發(fā)明舌形成像雷達(dá)天線具有0.83GHz到20GHz的絕對帶寬，約為5dBi通帶增益，良好的方向性，簡單的饋電方式，緊湊的天線尺寸以及較輕的重量，滿足穿墻成像雷達(dá)系統(tǒng)的探測距離和精度的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例舌形雷達(dá)天線的立體圖；
[0012]圖2為圖1所示舌形雷達(dá)天線中饋電端的立體圖；
[0013]圖3為圖1所示舌形雷達(dá)天線阻抗帶寬圖；
[0014]圖4為圖1所示舌形雷達(dá)天線通帶增益圖。
[0015]【主要元件符號說明】
[0016]1-第一舌形天線臂；2-第二舌形天線臂；
[0017]3-聚苯乙烯泡沫板；4、5_微帶漸變結(jié)構(gòu)；
[0018]6-SMA 連接器。

【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。實(shí)施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，提供了一種舌形穿墻成像雷達(dá)天線。圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例舌形成像雷達(dá)天線的立體圖。如圖1所示，該舌形穿墻成像雷達(dá)天線包括:
[0021]絕緣介質(zhì)體3 ，具有兩承載面；
[0022]兩舌形天線臂(1、2)，其中，第一舌形天線臂I固定于所述絕緣介質(zhì)體3的第一承載面上，第二舌形天線臂固定于所述絕緣介質(zhì)體3的第二承載面上，每一天線臂的末端設(shè)置微帶漸變結(jié)構(gòu)(4、5);以及
[0023]SMA連接器6，其一端的芯線焊接在第一舌形天線臂末端的微帶漸變結(jié)構(gòu)，地線焊接于第二舌形天線臂的微帶漸變結(jié)構(gòu)，其另一端與后端的雷達(dá)系統(tǒng)相連接。
[0024]以下對本實(shí)施例舌形穿墻成像雷達(dá)天線的各組成部分進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]本實(shí)施例中，舌形天線臂(1、2)由厚度為2_的片狀黃銅彎折而成。絕緣介質(zhì)體3采用聚苯乙烯泡沫板等密度小、介電常數(shù)接近空氣的材料。舌形天線臂(1、2)和絕緣介質(zhì)板3之間采用粘合性強(qiáng)的膠帶固定。當(dāng)然，舌形天線臂(1、2)還可以采用雙面膠或其它機(jī)械方式固定于絕緣介質(zhì)體3上，本發(fā)明并不對此進(jìn)行限制。
[0026]本實(shí)施例中，絕緣介質(zhì)體3具有兩個承載面,其中,第一承載面用于固定第一舌形天線臂1，第二承載面用于固定第二舌形天線臂2，其中:
[0027]第一承載面由以下指數(shù)曲線在第一象限中部分沿Z軸平移形成:
[0028]h(t) = 0.44eo lt+0.44(I)
[0029]第二承載面由以下指數(shù)曲線在第一象限中部分沿Z軸平移形成:
[0030]g(t) = 0.4eo lt+0.21(2)
[0031]其中，指數(shù)曲線h(t)和g(t)中的變量t為以下三次超橢圓曲線f(x，y)的一點(diǎn)至坐標(biāo)原點(diǎn)的弧長:
[0032]
/\3 / T \3Cl)
伽+ ΣΖ?].1 0<x<a,0<y<^
\ a J K.h )
[0033]其中:a = 20，b = 32.25，單位為毫米。指數(shù)曲線h(t)、g(t)和三次超橢圓曲線f(x，y)均是在笛卡爾坐標(biāo)系下構(gòu)成。
[0034]其中，f(X，y)在(X，y)的取值范圍內(nèi)變化時，到坐標(biāo)原點(diǎn)的弧長為變量t，此時h(t),g(t)為變量t的函數(shù),并分別對應(yīng)到f (x,y)的距離函數(shù)。隨著t的變化，h(t)，g(t)的函數(shù)值也隨之變化，如此形成絕緣介質(zhì)體3的剖面曲線，
[0035]本實(shí)施例中，第一舌形天線臂I和第二舌形天線臂2均為2mm厚的片狀黃銅材料制備。兩舌形天線臂的長度L約為天線工作中心頻率對應(yīng)自由空間中波長1/2。其中:
[0036]第一舌形天線臂的寬度滿足:

【權(quán)利要求】
1.一種舌形雷達(dá)天線，其特征在于，包括: 絕緣介質(zhì)體(3)，具有兩承載面； 兩舌形天線臂，其中，第一舌形天線臂(I)固定于所述絕緣介質(zhì)體(3)的第一承載面上，第二舌形天線臂(2)固定于所述絕緣介質(zhì)體(3)的第二承載面上，每一天線臂的末端設(shè)置微帶漸變結(jié)構(gòu)；以及 SMA連接器(6)，其一端的芯線焊接在第一舌形天線臂末端的微帶漸變結(jié)構(gòu)，地線焊接于第二舌形天線臂的微帶漸變結(jié)構(gòu)，其另一端與后端的雷達(dá)系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的舌形雷達(dá)天線，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)體(3)的第一承載面和第二承載面由滿足下式的指數(shù)曲線在第一象限的部分沿Z軸平移形成:
f (t) = Ce01t+D 其中，C和D為預(yù)設(shè)的常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的舌形雷達(dá)天線，其特征在于: 所述第一承載面對應(yīng)的指數(shù)曲線為:h(t) = 0.44eait+0.44 ； 所述第二承載面對應(yīng)的指數(shù)曲線為:g(t) = 0.4eait+0.21。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的舌形雷達(dá)天線，其特征在于，指數(shù)曲線h(t)和g(t)中的變量t為以下三次超橢圓曲線f (X，y)的一點(diǎn)至坐標(biāo)原點(diǎn)的弧長:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的舌形雷達(dá)天線，其特征在于，所述第一舌形天線臂(I)和第二舌形天線臂(2)的長度L約為天線工作中心頻率對應(yīng)自由空間中波長1/2，且: 第一舌形天線臂的寬度滿足
第二舌形天線臂的寬度滿足:
其中，h(t)和g(t)分別為形成第一承載面和第二承載面的指數(shù)曲線；z(t)為歸一化端口阻抗，其滿足:z(t) = a e0t, t為零時，Z(t)為50歐姆，t為最大值時，Z⑴為120 π歐姆。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的舌形雷達(dá)天線，其特征在于，所述第一舌形天線臂(I)和第二舌形天線臂(2)分別通過黏結(jié)或機(jī)械方式固定在相應(yīng)的承載面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的舌形雷達(dá)天線，其特征在于，所述第一舌形天線臂(I)和第二舌形天線臂(2)由片狀金屬剪切并彎折而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的舌形雷達(dá)天線，其特征在于，所述片狀金屬為片狀黃銅、鐵皮或鍍錫鐵皮。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的舌形雷達(dá)天線，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)體由聚苯乙烯泡沫板制備而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的舌形雷達(dá)天線，其特征在于，用于穿墻成像雷達(dá)領(lǐng)域。
【文檔編號】H01Q1/38GK104078761SQ201410328857
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】紀(jì)奕才, 王友成, 邵金進(jìn), 陳潔, 方廣有, 張曉娟 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所