专利名称：树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种脉冲天线，尤其是一种树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线，属脉冲天线的制造领域。
背景技术：
脉冲天线辐射脉冲信号时，在脉冲电流从天线输入端流到天线末端的这段时间内，如果脉冲天线不能把电磁能量全部辐射出去，则在天线末端就会有剩余的脉冲电流。在此后的过程中剩余脉冲电流会在天线中沿原来的路径返回继续辐射电磁能量，这样在天线的辐射脉冲波形中就会有拖尾脉冲。这些拖尾脉冲会与来自目标的信号在时间上重叠，从而会对目标信号形成干扰。因此通常需要采取相应措施来降低这些波形中拖尾脉冲的幅度。目前，公知的脉冲天线大多是采用加载方法降低拖尾脉冲的幅度。对跖维瓦尔第天线作为一种脉冲天线，具有工作频带宽，高增益，线极化等优点，应用非常广泛，在探地雷达中也有较多应用。对于脉冲天线，常用的降低拖尾脉冲幅度的方法是电阻加载法。但常见的电阻加载使得对跖维瓦尔第天线的辐射效率比较低。同时对跖维瓦尔第天线辐射末端尺寸相对较大，末端电流分布范围较大，少量的置于馈电点和辐射末端之间的电阻加载不能有效的吸收天线末端的剩余脉冲电流，从而对拖尾脉冲不利影响的改善有限。而且当天线工作频段较高时，天线的尺寸较小，难以设置多条较长的连线。
发明内容
技术问题本发明的目的是提出一种树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线，该天线在尺寸小的情况下，可以有效降低拖尾脉冲幅度，而且对天线辐射效率的影响也比较小。技术方案本发明的树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线包括对跖辐射贴片、微带馈线、树形接入线、延迟线、加载电阻和介质基板；两块对跖辐射贴片分别位于介质基板两面，两个辐射贴片相对的边缘张开形成喇叭形开口，辐射贴片末端开口最大处是天线辐射末端；与开口相反的另一方向为天线的传输段；微带馈线一端是天线馈电端，另一端从侧边与天线传输段连接；每个对跖辐射贴片在其介质基板背面都分别有一个树形接入线和延迟线，树形接入线与延迟线的一端连接于汇聚点，延迟线的另一端开路，树形接入线分枝的另一端通过稠密分布的金属化过孔与天线的辐射末端相接；加载电阻分布在延迟线上。每个树形接入线和延迟线印制或蚀刻在介质基板上，或放置在介质基板上或悬浮在空气中。延迟线的形状是来回折返排列的直线或者发夹形，延迟线的长度大于天线最高工作波长的一半，延迟线的长度方向与天线的主辐射方向平行。延迟线的位置不对天线在主辐射方向的辐射形成遮挡。加载电阻是集中参数形式的电阻或者用延迟线本身的电阻实现。
加载电阻分布在延迟线的一个小段或数个小段的延迟线上，也可以在一个小段延迟线上接有多个加载电阻。天线的传输段的一端与天线的辐射段相连，另一端与微带馈线连接。其中对跖辐射贴片、微带馈线、树形接入线、延迟线和加载电阻都在同一块介质基板上。两个对跖辐射贴片分别位于介质基板的两面，隔着介质基板两个贴片只有少部分的区域相重叠；两个对跖辐射贴片相对的两个边缘先是平行、然后再张开形成喇叭形的开口， 两个对跖辐射贴片开口的末端是开口最大的位置，也是天线的辐射末端；与辐射末端相反的方向尽头一段，两片对跖辐射贴片的边缘平行，这一段为天线的传输段；传输段与辐射末端之间贴片边缘张口变化的一段为天线的辐射段；在传输段，隔着介质基板，上下两个对跖辐射贴片有一部分是重叠的，其边缘平行，因此天线的传输段可以看成是交错平板传输线， 传输段的一端与天线的辐射段相连，传输段的另一端则和微带馈线相连，微带馈线的导带一端从侧边与同一面的一片对跖辐射贴片的边缘相接，而在介质基板另一面的一片对跖辐射贴片则作为微带馈线的接地面，因此微带馈线的一端从侧边与天线的传输段相连，微带馈线的另一端是天线的馈电端；每个对跖辐射贴片在其介质基板的背面都分别有一个树形接入线和延迟线；树形接入线的每一个分枝的末端，都通过金属化过孔与天线的辐射末端连接，每个树形接入线分枝的另一端都汇聚于接入线的汇聚点；延迟线的一端和汇聚点连接，另一端是开路，延迟线的长度大于天线最大工作波长的一半以上；加载电阻位于延迟线上。树形接入线和延迟线印制、蚀刻或者放置在介质基板上，或悬浮在介质基板上面的空气中。延迟线的位置不对主辐射方向的辐射形成遮挡，其长度大于天线最高工作波长的一半，延迟线的长度方向与天线的主辐射方向平行。延迟线的形状是直线，或发夹形以便在小尺寸天线条件下，延迟线具有足够的长度。加载电阻是集中参数形式的电阻，或者是以延迟线本身的损耗为电阻的分布参数形式的电阻。延迟线上存在若干不连续处，由加载电阻将其相连接，构成树形接入延迟线电阻加载的电流通路。脉冲信号首先从对跖维瓦尔第天线的馈电端输入，然后经微带馈线到天线的传输段，再到辐射段开始朝着辐射末端的方向，一边传输一边辐射能量至天线的辐射末端；在天线的辐射末端，树形接入线和延迟线为剩余脉冲能量的电流提供了附加电流通路，未辐射的剩余脉冲能量经金属化的过孔进入树形接入线和电阻加载的延迟线，避免了在辐射末端开路而使得未辐射的剩余脉冲能量返回天线的辐射单元，形成再辐射而导致拖尾脉冲；延迟线上的加载电阻将消耗进入电流通路的剩余脉冲能量，使得拖尾脉冲幅度大大降低。与树形接入线相连的稠密分布的金属化过孔使对跖维瓦尔第天线辐射末端的剩余脉冲能量可以尽量多地进入延迟线，更有效的减小拖尾脉冲的影响。由于延迟线大部分线段的方向与对跖维瓦尔第天线的主辐射方向平行，因此延迟线上朝主辐射方向辐射的能量很少。而且延迟线在其占据的空间内不对对跖维瓦尔第天线在主辐射方向上的能量辐射产生影响。同时由于加载电阻不吸收对跖维瓦尔第天线辐射贴片的脉冲电流，此种电阻加载方式对天线辐射效率的不利影响也较小。发夹形的延迟线可以在较小的尺寸空间提供尽可能长的电流通路，特别适合于工作频段高的小尺寸对跖维瓦尔第天线。另外延迟线开路也使得延迟线远离对跖维瓦尔第天线辐射贴片之间的缝隙，避免影响对跖维瓦尔第天线辐射贴片的正常辐射。调整加载电阻的阻值之和、调整加载电阻的阻值在延迟线上的分布方式、过孔的稠密度和延迟线的长度等都可以改变脉冲信号中拖尾脉冲的幅度。有益效果本发明的有益效果是，对对跖维瓦尔第天线进行了树形接入延迟线的电阻加载，使得在小尺寸天线条件下，可以有效降低辐射波形中拖尾脉冲的幅度，减小加载电阻对对跖维瓦尔第天线辐射效率的不利影响，延迟线也不影响天线的正常辐射。
图1是本发明天线下层的结构示意图。图2是本发明天线上层的结构示意图。图中有对跖辐射贴片1，微带馈线2，树形接入线3，延迟线4，加载电阻5，介质基板6，对跖辐射贴片的边缘7，辐射末端8，传输段9，辐射段10，微带馈线的导带11，对跖维瓦尔第天线的馈电端12，金属化过孔13，汇聚点14。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明所采用的技术方案是该树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线由对跖辐射贴片、微带馈线、树形接入线、延迟线、加载电阻和介质基板所构成，其中对跖辐射贴片、微带馈线、树形接入线、延迟线和加载电阻都在同一块介质基板上。两个对跖辐射贴片分别位于介质基板的两面，隔着介质基板两个贴片只有少部分的区域相重叠；两个对跖辐射贴片相对的两个边缘张开形成喇叭形的开口，对跖辐射贴片开口的末端是开口最大的位置，也是天线的辐射末端；与辐射末端相反的方向尽头一段，两片对跖辐射贴片的边缘平行，这一段为天线的传输段，传输段与辐射末端之间边缘张口变化的一段为天线的辐射段，在辐射段，对跖辐射贴片的边缘的形状曲线是指数形，也可以是直线；在传输段， 隔着介质基板，上下两片对跖辐射贴片有一部分是重叠的，其边缘平行，因此天线的传输段可以看成是交错平板传输线，传输段的一端与天线的辐射段相连，传输段的另一端则和微带馈线相连，微带馈线的导带一端从侧边与同一面的一片对跖辐射贴片的边缘相接，而在介质基板另一面的一片对跖辐射贴片则作为微带馈线的接地面，因此微带馈线的一端从侧边与天线的传输段相连，微带馈线的另一端是天线的馈电端；每个对跖辐射贴片在其介质基板的背面都分别有一个树形接入线和延迟线；树形接入线的每一个分枝的末端，都通过金属化过孔与天线的辐射末端连接，每个树形接入线分枝的另一端都汇聚于接入线的汇聚点；延迟线的一端和汇聚点连接，另一端是开路，延迟线的长度大于天线最大工作波长的一半以上；延迟线的形状是直线，或发夹形以便在小尺寸天线条件下，延迟线具有足够的长度；加载电阻位于延迟线上，延迟线上存在若干不连续处，由加载电阻将其相连接，构成树形接入延迟线电阻加载的电流通路。脉冲信号首先从对跖维瓦尔第天线的馈电端输入，然后经微带馈线到对跖辐射贴片的传输段，再到辐射段开始朝着辐射末端的方向，一边传输一边辐射能量至天线的辐射末端；在天线的辐射末端，树形接入线和延迟线为剩余脉冲能量的电流提供了附加电流通路，未辐射的剩余脉冲能量经金属化的过孔进入树形接入线和电阻加载的延迟线，避免了因天线辐射末端的反射引起的拖尾脉冲；延迟线上的加载电阻将消耗进入电流通路的剩余脉冲能量，使得拖尾脉冲幅度大大降低。与树形接入线相连的稠密分布的金属化过孔使对跖维瓦尔第天线辐射末端的剩余脉冲能量可以尽量多地进入延迟线，更有效的减小拖尾脉冲的影响。由于延迟线大部分线段的方向与对跖维瓦尔第天线的主辐射方向平行，因此携带剩余脉冲能量的电流在延迟线上朝主辐射方向辐射的能量很少。而且延迟线在其占据的空间内不对对跖维瓦尔第天线在主辐射方向上的能量辐射产生影响。同时由于加载电阻不吸收对跖维瓦尔第天线辐射贴片的脉冲电流，此种电阻加载方式对天线辐射效率的不利影响也较小。发夹形的延迟线可以在较小的尺寸空间提供尽可能长的电流通路，特别适合于工作频段高的小尺寸对跖维瓦尔第天线。另外延迟线开路也使得延迟线远离对跖维瓦尔第天线辐射贴片之间的缝隙，避免影响对跖维瓦尔第天线辐射贴片的正常辐射。调整加载电阻的阻值之和、调整加载电阻的阻值在延迟线上的分布方式、过孔的稠密度和延迟线的长度等都可以改变脉冲信号中拖尾脉冲的幅度。在结构上，该树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线由对跖辐射贴片1、微带馈线2、树形接入线3、延迟线4、加载电阻5和介质基板6所构成，其中对跖辐射贴片1、微带馈线2、树形接入线3、延迟线4和加载电阻5都在同一块介质基板6上。两个对跖辐射贴片1都是金属贴片，分别位于介质基板6的两面，隔着介质基板6两个辐射贴片 1只有少部分的区域相重叠；两个辐射贴片1相对的两个边缘7张开形成喇叭形的开口，对跖辐射贴片1开口的末端是开口最大的位置即天线的辐射末端8 ；与辐射末端8相反的方向尽头一段，两片对跖辐射贴片1的边缘7平行，这一段为天线的传输段9，传输段9与辐射末端8之间贴片边缘7张口变化的一段为天线的辐射段10 ；在传输段9，隔着介质基板6， 上下两片对跖辐射贴片1有一部分是重叠的，其边缘7平行，因此天线的传输段9可以看成是交错平板传输线，传输段的一端与天线的辐射段10相连，传输段的另一端则和微带馈线 2相连，微带馈线的导带11 一端从侧边与同一面的一片对跖辐射贴片1的边缘7相接，而在介质基板6另一面的一片对跖辐射贴片1则同时作为为微带馈线2的接地面，因此微带馈线2 —端从天线的侧边与天线的传输段9相连，微带馈线的另一端就是天线的馈电端12 ； 每个对跖辐射贴片1在其介质基板6的背面都分别有一个树形接入线3和延迟线4 ；树形接入线3的每一个分枝的末端，都通过金属化过孔13与天线的辐射末端8连接，每个树形接入线3分枝的另一端都汇聚于接入线的汇聚点14 ；延迟线4的一端和汇聚点14连接，另一端是开路，延迟线4的长度大于天线最大工作波长的一半以上；延迟线4的形状是直线，或发夹形以便在小尺寸天线条件下，延迟线4具有足够的长度；加载电阻5位于延迟线4上， 延迟线4上存在若干不连续处，由加载电阻5将其相连接，构成树形接入延迟线电阻加载的电流通路。在制造上该树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线的制造工艺可以采用半导体工艺、陶瓷工艺、激光工艺或印刷电路工艺。对跖辐射贴片1由导电性能好的导体材料构成，介质基板6要使用损耗尽可能低的介质材料。树形接入线3和延迟线4印制、蚀刻或者放置在介质基板6上，或悬浮在介质基板6上面的空气中。延迟线4采用发夹形以使得延迟线4有足够的长度；延迟线4也可以采用其它的布线形式，只要延迟线4的长度足够长；延迟线4发夹形的长线段方向与天线主辐射方向一致，以减小发夹形延迟线4的辐射对天线的影响；发夹形延迟线4的相邻小段之间的线距也要小一些以保证延迟线4有足够的长度。加载电阻5是集中参数形式的电阻，或者是以延迟线4本身的损耗为电阻的分布参数形式的电阻；加载电阻5可以是表面贴装电阻或者带引线的电阻，也可以用电阻比较大的导线作为延迟线4，这时可少用或者不用加载电阻5，延迟线4本身的导线电阻就代替了加载电阻5的作用。
根据以上所述，便可实现本发明。
权利要求
1.一种树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线，其特征在于该天线包括对跖辐射贴片(1)、微带馈线(2)、树形接入线(3)、延迟线(4)、加载电阻(5)和介质基板 (6);两块对跖辐射贴片(1)分别位于介质基板(6)两面，两个辐射贴片(1)相对的边缘(7) 张开形成喇叭形开口，辐射贴片(1)末端开口最大处是天线辐射末端(8)；与开口相反的另一方向为天线的传输段(9 )；微带馈线(2 ) 一端是天线馈电端(12 )，另一端从侧边与天线传输段(9 )连接；每个对跖辐射贴片(1)在其介质基板(6 )背面都分别有一个树形接入线(3 ) 和延迟线(4)，树形接入线(3)与延迟线(4)的一端连接于汇聚点(14)，延迟线(4)的另一端开路，树形接入线(3)分枝的另一端通过稠密分布的金属化过孔(13)与天线的辐射末端 (8)相接；加载电阻(5)分布在延迟线(4)上。
2.根据权利要求1所述的树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线，其特征在于每个树形接入线(3 )和延迟线(4 )印制或蚀刻在介质基板(6 )上，或放置在介质基板上或悬浮在空气中。
3.根据权利要求1或2所述的树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线， 其特征在于延迟线(4)的形状是来回折返排列的直线或者发夹形，延迟线(4)的长度大于天线最高工作波长的一半，延迟线的长度方向与天线的主辐射方向平行。
4.根据权利要求1或2所述的树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线， 其特征在于延迟线(4)的位置不对天线在主辐射方向的辐射形成遮挡。
5.根据权利要求1所述的树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线，其特征在于加载电阻(5)是集中参数形式的电阻或者用延迟线(4)本身的电阻实现。
6.根据权利要求1或5所述的树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线， 其特征在于加载电阻(5)分布在延迟线(4)的一个小段或数个小段的延迟线(4)上，也可以在一个小段延迟线(4)上接有多个加载电阻(5)。
7.根据权利要求1所述的树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线，其特征在于天线的传输段(9)的一端与天线的辐射段(10)相连，另一端与微带馈线(2)连接。
全文摘要
树形接入异面延迟线电阻加载对跖维瓦尔第脉冲天线由对跖辐射贴片(1)、微带馈线(2)、树形接入线(3)、延迟线(4)、加载电阻(5)和介质基板(6)所构成，两块对跖辐射贴片(1)分别位于介质基板(6)两面，两贴片(1)的边缘(7)张开形成喇叭形开口，辐射贴片(1)末端开口最大处是天线辐射末端(8)；开口另一方向为天线传输段(9)；微带馈线(2)一端是天线馈电端(12)，另一端从侧边与天线传输段(9)连接；每个对跖辐射贴片(1)在其介质基板(6)背面都分别有一个树形接入线3和延迟线(4)；延迟线(4)一端和汇聚点(14)连接，另一端开路；加载电阻(5)分布在延迟线(4)上。该天线可以有效降低拖尾脉冲幅度。
文档编号H01Q1/38GK102361159SQ201110318909
公开日2012年2月22日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者殷晓星, 王静, 赵洪新 申请人:东南大学