专利名称：小型定向辐射式超宽带收/发天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电信器材，特别涉及一种小型定向辐射式超宽带收/发天线。
背景技术：
超宽带(UWB)探测雷达具有探测分辨率高、目标回波信号所包含的信息量大、对被探目标定位准确、容易实现探测目标成像等特点，已广泛应用于城市地下管网的探测及定位、路基质量检测、考古及其它介质中隐藏或埋设物的探测。在超宽带探测雷达中，超宽带探测天线作为辐射和接收能量的关键部件，对其最基本的要求是VSWR带宽宽，以保证有效的辐射和接收窄脉冲能量(能满足这一要求的最理想天线为行波天线)；其二是背向的屏蔽性能要好，以抑制操作人员及周围环境对探测设备的干扰；其三是体积小、重量轻以便于操作。
现有技术的宽带天线基本形式主要包括图1所示的螺旋天线、图2所示的对数周期天线、图3所示的圆锥天线和图4所示的三角形天线。实际使用的超宽带天线主要以上述宽带天线的基本形式作为构成要素。从理论上讲，上述几种形式的天线，只要将辐射臂无限的伸展，就可以实现行波天线。但在实际设计时，由于受体积的限制，天线的辐射臂不可能无限的伸展，为使探测天线尽可能接近行波状态，一般在设计时采用加载的方法，但这样一来，往往导致天线的辐射的接收效率大大降低，从而影响其性能。
发明内容
本实用新型的目的，在于提供一种新型结构的小型定向辐射式超宽带收/发天线，可满足超宽带探测雷达中对探测天线单基，轻便、收/发互易的要求。
为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案一种小型定向辐射式超宽带收/发天线，包括接收天线和发射天线，还包括连接在接收天线和发射天线之间的屏蔽挡板和加强板，所述的接收天线和发射天线结构相同，各包括辐射前体、波导腔负载吸收体和馈电同轴电缆，所述的辐射前体上设有辐射裂缝，所述的波导腔负载吸收体与辐射前体相连并覆盖辐射裂缝，所述的馈电同轴电缆与波导腔负载吸收体及辐射前体电连接；所述的屏蔽挡板连接在两辐射前体之间，所述的加强板连接在两波导腔负载吸收体之间。
所述的屏蔽挡板呈角形，所述的两辐射前体分别连接在角形屏蔽挡板的两侧边并与屏蔽挡板形成夹角，两夹角的方向相同并与屏蔽挡板的夹角方向相反，两辐射前体的延伸线相交成一夹角，两辐射前体形成高低交错状态。
所述的辐射裂缝呈对称梯形，两梯形以短底边相连通横设在辐射前体的中部。
所述的波导腔负载吸收体包括波导腔和嵌装在波导腔内的高频吸收材料。
所述的波导腔呈一面开口的矩形，在其开口端的上下两面各设有馈电同轴电缆过孔，波导腔以其开口端与辐射前体焊接相连。
所述的高频吸收材料呈楔形，楔形高频吸收材料以其斜面朝向波导腔的开口端嵌装在波导腔内。
所述的馈电同轴电缆依次穿过波导腔上面的馈电同轴电缆过孔、对称梯形辐射裂缝的中缝旁和波导腔下面的馈电同轴电缆过孔设置，该馈电同轴电缆包括一个含有同轴内外导体的组合段、一个内导体段和一个外导体段；组合段设置在辐射裂缝中缝的上部，其穿越波导腔处与波导腔壁密封焊接相连，其侧面与辐射前体焊接相连；内导体段设置在辐射裂缝中缝旁，其下端与辐射裂缝中缝边上的辐射前体下部焊接相连；外导体段设置在辐射裂缝中缝的下部，其侧面与辐射前体焊接相连，其穿越波导腔处与波导腔壁密封焊接相连。
所述的波导腔腔体的长度为天线中心频率波长的四分之一。
本实用新型的小型定向辐射式超宽带收/发天线由于天线的辐射形式采用对称梯形辐射裂缝，形成了具有超宽带辐射特性的磁偶辐射体系；由于在馈电方式上采用了对称结构馈电，以满足天线结构整体对称性能的要求，实现天线的VSWR超宽带性能；由于在辐射前体背向采用了吸收腔技术，实现了背向屏蔽和定向辐射。因此，本实用新型具有馈电点驻波带宽、行波性能好、背向屏蔽性能优越、定向辐射能力强、对操作人员及周围环境抑制性能好、体积小、重量轻、制作方便、成本低、可生产性好等特点，经过实际使用已取得良好效果，除可用于超宽带探测雷达外，还可用于超宽带通信等系统。在实际使用中，也可将此连成一体的接收天线和发射天线分开使用。
图1是现有技术螺旋天线的示意图；图2是现有技术对数周期天线的示意图；图3是现有技术圆锥天线的示意图；图4是现有技术三角形天线的示意图；图5是本实用新型小型定向辐射式超宽带收/发天线的结构示意图；图6是图5的俯视图；图7是图5的A-A向视图；图8是本实用新型中的波导腔负载吸收体的结构示意图；图9是本实用新型小型定向辐射式超宽带收/发天线的馈电方式示意图；图10是图9的B-B剖视图。
具体实施方式
请参见图5，配合参见图6、图7。本实用新型的小型定向辐射式超宽带收/发天线，包括接收天线1、发射天线2、屏蔽挡板3和加强板4，屏蔽挡板3和加强板4连接在接收天线1和发射天线2之间将接收天线1和发射天线2连接成一体。
请参见图6、图7。本实用新型的接收天线1和发射天线2结构相同，以接收天线1为例，它包括辐射前体11、波导腔负载吸收体12和馈电同轴电缆13。辐射前体11采用0.5mm的铜板制成，在辐射前体11上设有辐射裂缝111，用于辐射窄脉冲能量(对于发射天线)或接收窄脉冲能量(对于接收天线)。辐射裂缝111呈对称梯形，两梯形以短底边相连通横设在辐射前体11的中部。配合参见图8，波导腔负载吸收体12与辐射前体11相连并覆盖辐射裂缝111，以实现天线背向辐射屏，它包括波导腔121和嵌装在波导腔内的高频吸收材料122。波导腔121可采用易焊接的薄铜板制成，呈一面开口的矩形，其口面的尺寸略大于辐射裂缝111的尺寸，使其能将整个辐射裂缝111覆盖，在其开口端的上下两面各设有馈电同轴电缆过孔1211和1212，波导腔以其开口端与辐射前体焊接相连。波导腔腔体的长度为天线中心频率波长的四分之一。高频吸收材料122呈楔形，楔形高频吸收材料以其斜面朝向波导腔的开口端嵌装在波导腔内。二者之间的连接采用由高频吸收好的石墨粉调制胶水后粘接。配合参见图9、图10，馈电同轴电缆13为半刚性同轴电缆，它依次穿过波导腔上面的馈电同轴电缆过孔1211、对称梯形辐射裂缝111的中缝旁和波导腔下面的馈电同轴电缆过孔1212设置，该馈电同轴电缆13包括一个含有同轴内外导体的组合段131、一个内导体段132和一个外导体段133。图10中134为电缆头。图7中的14为天线馈电点。组合段131设置在辐射裂缝111中缝的上部，其穿越波导腔处与波导腔壁密封焊接相连，其侧面与辐射前体11焊接相连(图中a所示)；内导体段132设置在辐射裂缝中缝旁，其下端与辐射裂缝中缝边上的辐射前体下部焊接相连(图中b所示)；外导体段133设置在辐射裂缝中缝的下部，其侧面与辐射前体下部焊接相连(图中c所示)，其穿越波导腔处与波导腔壁密封焊接相连，整个辐射形成磁偶辐射体系。在图谋10中形成向右半空间辐射、左半空间用波导腔接收体进行屏蔽，使整个天线形成了磁偶极子的辐射，而不是常规的电偶极子的辐射，大大提高了天线的超宽带性能。
屏蔽挡板3连接在两辐射前体之间，屏蔽挡板3呈角形，两辐射前体分别连接在角形屏蔽挡板的两侧边并与屏蔽挡板形成夹角，两夹角的方向相同并与屏蔽挡板的夹角方向相反，两辐射前体的延伸线相交成一夹角，可实现探测天线在探测目标时获得的目标信号最大。两辐射前体形成高低交错状态，使发射辐射裂缝和接收辐射裂缝形成上下错位，可减少收/发天线之间的相互耦合。
加强板4连接在两波导腔负载吸收体之间。可采用重量较轻又可用锡焊接的PVC覆铜板，两边与两波导腔体的波导外表面焊接，用于保持整个天线的刚性。
权利要求1.一种小型定向辐射式超宽带收/发天线，包括接收天线和发射天线，其特征在于还包括连接在接收天线和发射天线之间的屏蔽挡板和加强板，所述的接收天线和发射天线结构相同，各包括辐射前体、波导腔负载吸收体和馈电同轴电缆，所述的辐射前体上设有辐射裂缝，所述的波导腔负载吸收体与辐射前体相连并覆盖辐射裂缝，所述的馈电同轴电缆与波导腔负载吸收体及辐射前体电连接；所述的屏蔽挡板连接在两辐射前体之间，所述的加强板连接在两波导腔负载吸收体之间。
2.根据权利要求1所述的小型定向辐射式超宽带收/发天线，其特征在于所述的屏蔽挡板呈角形，所述的两辐射前体分别连接在角形屏蔽挡板的两侧边并与屏蔽挡板形成夹角，两夹角的方向相同并与屏蔽挡板的夹角方向相反，两辐射前体的延伸线相交成一夹角，两辐射前体形成高低交错状态。
3.根据权利要求1所述的小型定向辐射式超宽带收/发天线，其特征在于所述的辐射裂缝呈对称梯形，两梯形以短底边相连通横设在辐射前体的中部。
4.根据权利要求1所述的小型定向辐射式超宽带收/发天线，其特征在于所述的波导腔负载吸收体包括波导腔和嵌装在波导腔内的高频吸收材料。
5.根据权利要求4所述的小型定向辐射式超宽带收/发天线，其特征在于所述的波导腔呈一面开口的矩形，在其开口端的上下两面各设有馈电同轴电缆过孔，波导腔以其开口端与辐射前体下部焊接相连。
6.根据权利要求4或5所述的小型定向辐射式超宽带收/发天线，其特征在于所述的高频吸收材料呈楔形，楔形高频吸收材料以其斜面朝向波导腔的开口端嵌装在波导腔内。
7.根据权利要求1所述的小型定向辐射式超宽带收/发天线，其特征在于所述的馈电同轴电缆依次穿过波导腔上面的馈电同轴电缆过孔、对称梯形辐射裂缝的中缝旁和波导腔下面的馈电同轴电缆过孔设置，该馈电同轴电缆包括一个含有同轴内外导体的组合段、一个内导体段和一个外导体段；组合段设置在辐射裂缝中缝的上部，其穿越波导腔处与波导腔壁密封焊接相连，其侧面与辐射前体焊接相连；内导体段设置在辐射裂缝中缝旁，其下端与辐射裂缝中缝边上的辐射前体下部焊接相连；外导体段设置在辐射裂缝中缝的下部，其侧面与辐射前体焊接相连，其穿越波导腔处与波导腔壁密封焊接相连。
8.根据权利要求4所述的小型定向辐射式超宽带收/发天线，其特征在于所述的波导腔腔体的长度为天线中心频率波长的四分之一。
专利摘要本实用新型提供了一种小型定向辐射式超宽带收/发天线，它包括接收天线和发射天线，其特点是，还包括连接在接收天线和发射天线之间的屏蔽挡板和加强板。接收天线和发射天线结构相同，各包括辐射前体、波导腔负载吸收体和馈电同轴电缆，辐射前体上设有辐射裂缝，波导腔负载吸收体与辐射前体相连并覆盖辐射裂缝，馈电同轴电缆与波导腔负载吸收体及辐射前体电连接。该天线具有馈电点驻波带宽、行波性能好、背向屏蔽性能优越、定向辐射能力强、对操作人员及周围环境抑制性能好、体积小、重量轻、制作方便、成本低、可生产性好等特点，除可用于超宽带探测雷达外，还可用于超宽带通信等系统。
文档编号H01Q13/00GK2746566SQ20042008232
公开日2005年12月14日 申请日期2004年8月30日 优先权日2004年8月30日
发明者罗建新 申请人:中国电子科技集团公司第五十研究所