延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線的製作方法

2023-06-10 15:28:46

專利名稱：延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種脈衝天線，尤其是一種延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線，屬於脈衝天線製造的技術領域。
背景技術：
脈衝天線輻射脈衝信號時，在脈衝電流從天線輸入端流到天線末端的這段時間內，如果脈衝天線不能把電磁能量全部輻射出去，在天線輻射末端會有剩餘的未輻射出去的脈衝電流，剩餘脈衝電流會在天線中沿原來的路徑返回，在此後的過程中繼續輻射電磁能量，因此在輻射波形中會形成拖尾脈衝。在脈衝天線用於探地雷達時，這些拖尾脈衝與來自目標的信號在時域相重疊，從而對目標信號產生幹擾，因此通常要採取措施降低輻射脈衝波形中拖尾脈衝的影響。漸變槽線天線作為一種脈衝天線，具有工作頻帶寬，製作簡單等優點。漸變槽線天線的應用非常廣泛，在探地雷達中也有較多的應用。目前，對於漸變槽線脈衝天線，常用的降低拖尾脈衝影響的方法是電阻加載法。現有的電阻加載大部分都是分布加載，此時電阻位於天線的饋電端和輻射末端之間，加載電阻在吸收天線輻射末端的剩餘脈衝能量同時也會吸收本可以輻射出去的脈衝能量，因此採用該種電阻加載會降低天線的輻射效率。同時漸變槽線脈衝天線輻射末端尺寸相對較大，末端電流分布範圍較大，少量的置於饋電端和輻射末端之間的電阻加載不能有效的吸收天線末端的剩餘脈衝電流，從而對拖尾脈衝不利影響的改善有限。

發明內容
技術問題本發明目的是提出一種延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線，該天線可以有效降低拖尾脈衝幅度，同時對天線輻射效率的影響較小。技術方案本發明的延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線包括一對漸變槽線輻射貼片、介質基板、微帶饋線、延遲線和加載電阻；兩個漸變槽線輻射貼片對稱的位於介質基板同一面，微帶饋線的導帶、延遲線和加載電阻在介質基板的另一面；兩個漸變槽線輻射貼片之間縫隙的邊緣張開形成喇叭形開口，漸變槽線輻射貼片末端開口最大位置是天線輻射末端，與喇叭形開口相對的另一端是槽線開路端；微帶饋線的外端是天線的饋電端，內端先是微帶饋線到槽線的過渡段，然後在末端由短路孔將微帶饋線的導帶與另一面的漸變槽線輻射貼片連接；延遲線位於兩個漸變槽線輻射貼片所包含的介質基板背面的區域內，每一條延遲線的外端經過金屬化過孔與背面的天線輻射末端連接，內端開路；加載電阻分布在各延遲線上。所述的微帶饋線到槽線的過渡段靠近槽線的開路端。延遲線印製、蝕刻或者放置在介質基板上，或懸浮在介質基板上面的空氣中。天線的輻射末端由稠密分布的金屬化過孔與延遲線末端相接，使漸變槽線脈衝天線輻射末端的剩餘脈衝能量能儘量多地進入電流通路。延遲線的形狀為來回折返排列的直線或者髮夾形，其長度大於天線最高工作波長
3的一半，導線的長度方向與天線的主輻射方向平行。所述的延遲線有多條，經金屬化過孔與天線的輻射末端相連接。延遲線上存在若干不連續處，由加載電阻將其相連接，構成延遲線電阻加載的附加電流通路。脈衝信號首先從漸變槽線脈衝天線的饋電端輸入，經過微帶饋線，微帶到槽線的過渡段，傳播到槽線上。再經過槽線傳播到輻射段，邊傳播邊輻射至天線的輻射末端， 在天線的輻射末端未輻射的剩餘脈衝能量經金屬化的過孔進入電阻加載的延遲線，避免了在輻射末端開路而使得未輻射的剩餘脈衝能量返回天線的輻射單元，形成再輻射而導致拖尾脈衝；延遲線為剩餘脈衝能量的電流提供了附加電流通路，延遲線上的加載電阻將消耗進入電流通路的剩餘脈衝能量，使得拖尾脈衝幅度大大降低。多條延遲線可以使漸變槽線脈衝天線輻射末端的剩餘脈衝能量可以儘量多地進入延遲線，更有效的減小拖尾脈衝的影響。由於延遲線大部分線段的方向與漸變槽線脈衝天線的主輻射方向平行，因此延遲線上朝主輻射方向輻射的能量很少。而且延遲線在其佔據的空間內不對漸變槽線脈衝天線在主輻射方向上的能量輻射產生影響。同時由於加載電阻不吸收漸變槽線輻射貼片的脈衝電流，此種電阻加載方式對天線輻射效率的不利影響也較小。另外延遲線開路也使得延遲線不需要跨越貼片之間的縫隙，避免影響天線輻射貼片的正常輻射。調整加載電阻的阻值之和、調整加載電阻的阻值在延遲線上的分布方式、延遲線的條數、延遲線的長度等都可以改變脈衝信號中拖尾脈衝的幅度。有益效果本發明的有益效果是，對漸變槽線脈衝天線進行了延遲線的電阻加載， 有效降低了輻射波形中拖尾脈衝的幅度，降低了加載電阻對脈衝天線輻射效率的不利影響，延遲線也不影響天線的正常輻射。


圖1是本發明的結構示意圖。圖中有漸變槽線輻射貼片1，介質基板2，微帶饋線3，延遲線4，加載電阻5，微帶饋線的導帶6，天線的輻射末端7，槽線8，天線的饋電端9，微帶到槽線的過渡段10，短路孔 11，金屬化過孔12。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。本發明所採用的技術方案是延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線由一對漸變槽線輻射貼片、介質基板、微帶饋線、延遲線和加載電阻組成；其中漸變槽線輻射貼片位於介質基板的一面，微帶饋線的導帶、延遲線和加載電阻位於介質基板的另一面。加載電阻在延遲線上。兩片漸變槽線輻射貼片位於介質基板的同一表面，兩片漸變槽線輻射貼片之間縫隙的邊緣張開形成喇叭形的開口，輻射貼片末端開口最大的位置，也是天線的輻射末端。在縫隙開口另外的方向盡頭一段，兩片漸變槽線輻射貼片之間縫隙的邊緣平行，形成槽線，槽線與輻射末端之間貼片寬度變化的一段為天線的輻射段；槽線的一端是開路，槽線的另一端接天線的輻射段。微帶饋線的接地面就是一片漸變槽線輻射貼片，微帶饋線的一端是天線的饋電端，微帶饋線的另一端是微帶到槽線的過渡段；過渡段靠近槽線的開路端，在過渡段，微帶的導帶在槽線介質基板的上方跨過縫隙，然後通過短路孔在縫隙的邊緣與另一片漸變槽線貼片連接。延遲線位於兩個漸變槽線輻射貼片的介質基板背面的區域內。在每個漸變槽線輻射貼片的介質基板背面分布有多條延遲線，每條延遲線的一端通過金屬化的過孔與天線的輻射末端連接，延遲線的另一端是開路。延遲線上存在若干不連續處，由加載電阻將其相連接，構成延遲線電阻加載的附加電流通路。脈衝信號首先從漸變槽線脈衝天線的饋電端加入，經過微帶饋線，微帶到槽線的過渡段，傳播到槽線上。再經過槽線傳播到輻射段，邊傳播邊輻射至天線的輻射末端，在天線的輻射末端未輻射的剩餘脈衝能量經金屬化過孔進入電阻加載的延遲線，避免了在輻射末端開路而使得未輻射的剩餘脈衝能量返回天線的輻射單元，形成再輻射而導致拖尾脈衝；延遲線為剩餘脈衝能量的電流提供了附加電流通路，延遲線上的加載電阻將消耗進入電流通路的剩餘脈衝能量，使得拖尾脈衝幅度大大降低。多條延遲線使漸變槽線脈衝天線輻射末端的剩餘脈衝能量能儘量多地進入電流通路，從而可以更有效地降低拖尾脈衝的影響。延遲線印製或蝕刻或粘附在介質基板上，亦可懸浮在空氣中。由於延遲線大部分線段的方向與漸變槽線脈衝天線的主輻射方向平行， 因此延遲線上朝主輻射方向輻射的能量很少。而且延遲線在其佔據的空間內不對漸變槽線脈衝天線在主輻射方向上的能量輻射產生影響。同時由於電阻不吸收天線輻射貼片上的脈衝電流，此種電阻加載對天線輻射效率的不利影響也較小。另外延遲線開路也使得延遲線不需要跨越貼片之間的縫隙，避免影響天線輻射貼片的正常輻射。調整加載電阻的阻值之和、調整加載電阻的阻值在延遲線上的分布方式、延遲線的條數、延遲線的長度等都可以改變脈衝信號中拖尾脈衝的幅度。在結構上，該延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線由漸變槽線輻射貼片1、介質基板 2、微帶饋線3、延遲線4和加載電阻5組成，其中漸變槽線輻射貼片1和微帶饋線3的導帶 6、延遲線4、加載電阻5分別位於同一介質基板2的兩側，加載電阻5分布在延遲線4上。 兩片漸變槽線輻射貼片1之間縫隙的邊緣張開形成喇叭形的開口，輻射貼片1末端開口最大的位置，也是天線的輻射末端7 ；與輻射末端7相反的方向盡頭一段，兩片漸變槽線輻射貼片之間縫隙的邊緣平行，形成槽線8，槽線8與輻射末端7之間貼片縫隙寬度變化的一段為天線的輻射段；槽線的一端是開路，槽線的另一端接天線的輻射段；微帶饋線3的接地面就是一片漸變槽線輻射貼片1，微帶饋線3的一端是天線的饋電端9，微帶饋線3的另一端是微帶到槽線的過渡段10 ；過渡段10靠近槽線8的開路端，在過渡段10，微帶3的導帶6 在槽線8的介質基板2上方跨過縫隙，然後通過短路孔11在縫隙的邊緣與另一片漸變槽線貼片1連接。延遲線4位於兩個漸變槽線輻射貼片1所對應的介質基板2背面的區域內， 在每個漸變槽線輻射貼片1所對的介質基板2背面分布有多條延遲線4，這些延遲線4的一端通過金屬化過孔12與天線的輻射末端7連接，延遲線4的另一端是開路。延遲線4可以為直線導線，也可以為髮夾狀導線，延遲線4的長度通常大於天線最大工作波長的一半或更多。短路孔11或金屬化過孔12可以為金屬柱或空心金屬化過孔。延遲線4上分布有加載電阻5，加載電阻5可以為分布參數形式的電阻，此時延遲線4本身是損耗傳輸線，加載電阻5由傳輸線的損耗提供；也可以為集中參數形式的電阻。延遲線4上存在若干不連續處， 由加載電阻5將其相連接。延遲線4和加載電阻5構成延遲線電阻加載的附加電流通路。在製造上，該延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線的製造工藝可以採用半導體工藝、陶瓷工藝、雷射工藝或印刷電路工藝。該延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線由漸變槽線輻射貼片1、介質基板2、微帶饋線3、延遲線4和加載電阻5所組成，其中漸變槽線輻射貼片1由導電性能良好的導體材料構成，位於介質基板2的同一表面，介質基板2要使用損耗儘可能低的介質材料。延遲線4製作在介質基板2的另一側，延遲線4的長度通常大於天線最大工作波長的一半或更多，因此每一條延遲線4可以為直線導線，或者製作為髮夾狀導線以保證延遲線足夠長。延遲線4上分布有加載電阻5，加載電阻5可以是表面貼裝電阻或者帶引線的電阻；也可以用電阻比較大的導線作為延遲線4，這時可少用或者不用加載電阻5，延遲線4本身的導線電阻就代替了加載電阻5的作用。
根據以上所述，便可實現本發明。
權利要求
1.一種延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線，其特徵在於該天線包括一對漸變槽線輻射貼片(1)、介質基板(2)、微帶饋線(3)、延遲線(4)和加載電阻(5);兩個漸變槽線輻射貼片 (1)對稱的位於介質基板(2)同一面，微帶饋線的導帶(6)、延遲線(4)和加載電阻(5)在介質基板(2)的另一面；兩個漸變槽線輻射貼片(1)之間縫隙的邊緣張開形成喇叭形開口，漸變槽線輻射貼片(1)末端開口最大位置是天線輻射末端(7)，與喇叭形開口相對的另一端是槽線(8)開路端；微帶饋線(2)的外端是天線的饋電端(9)，內端先是微帶饋線到槽線的過渡段(10)，然後在末端由短路孔(11)將微帶饋線的導帶(6)與另一面的漸變槽線輻射貼片(1)連接；延遲線(4)位於兩個漸變槽線輻射貼片(1)所包含的介質基板(2)背面的區域內，每一條延遲線(4)的外端經過金屬化過孔(12)與背面的天線輻射末端(7)連接，內端開路；加載電阻(5)分布在各延遲線(4)上。
2.根據權利要求1所述的延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線，其特徵在於所述的微帶饋線(3)到槽線(8)的過渡段(10)靠近槽線(8)的開路端。
3.根據權利要求1或2所述的延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線，其特徵在於延遲線 (4)印製、蝕刻或者放置在介質基板(2)上，或懸浮在介質基板(2)上面的空氣中。
4.根據權利要求1所述的延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線，其特徵在於天線的輻射末端(7)由稠密分布的金屬化過孔(12)與延遲線(4)末端相接，使漸變槽線脈衝天線輻射末端(7)的剩餘脈衝能量能儘量多地進入電流通路。
5.根據權利要求1或2所述的延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線，其特徵在於延遲線(4)的形狀為來回折返排列的直線或者髮夾形，其長度大於天線最高工作波長的一半，導線的長度方向與天線的主輻射方向平行。
6.根據權利要求1所述的延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線，其特徵在於加載電阻(5)是集中參數形式的電阻或者是以延遲線(4)本身的損耗為電阻的分布參數形式的電阻。
7.根據權利要求1或2所述的延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線，其特徵在於所述的延遲線(4)有多條，經金屬化過孔(12)與天線的輻射末端(7)相連接。
全文摘要
本發明是一種延遲線電阻加載漸變槽線脈衝天線，尤其是一種電阻加載脈衝天線。該天線由漸變槽線輻射貼片(1)、介質基板(2)、微帶饋線(3)、延遲線(4)和加載電阻(5)組成，其中兩個輻射貼片(1)之間縫隙的邊緣張開形成喇叭形的開口；輻射貼片(1)末端開口最大的位置是天線的輻射末端(7)，縫隙開口的另一端是槽線(8)開路端；微帶(3)一端是饋電端(9)，另一端是微帶到槽線的過渡段(10)；延遲線(4)位於兩塊貼片(1)的基板(2)背面，加載電阻(5)分布在延遲線(4)上，每個區域的延遲線(4)的一端通過金屬化過孔(12)與輻射末端(7)連接，另一端開路。該天線可以降低拖尾脈衝的幅度。
文檔編號H01Q1/38GK102361165SQ20111026617
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者李順禮, 楊梅, 殷曉星, 趙洪新 申請人:東南大學