一種測距雷達天線的製作方法

2023-10-18 05:12:59

專利名稱：一種測距雷達天線的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種天線，具體的說，是涉及一種用於距離測量的雷達天線。
背景技術：
目前，例如工業自動化領域內的物料位置或高度測量等距離測量雷達天線，多使 用電容耦合型圓波導收發一體天線。要進行較高靈敏度的雷達距離測量，就需要天線具 有良好的能量轉換和傳輸特性一方面需要降低天線的駐波比，另一方面還要抑制幹擾性 TM01諧波的產生及傳導，使所需要的TE11諧波得到很好的激勵和傳輸。這是因為天線駐波 比大，會導致能量被反射；圓波導中主要的TMOl和TE11兩種諧波電場和磁場方向不一致， 會導致TEll諧波被損耗。 電容耦合型圓波導收發一體天線往往通過波導同軸轉換技術來提高天線本身的
收發電磁波性能，通常採用以下方式第一，只將激勵元件直接插入波導腔，波導腔中的介
質波導不做任何處理或者只做簡單處理，天線的駐波比仍然較大，TMOl諧波和高次諧波造
成的損耗也較大。第二，在波導腔中介質波導的軸向中心打孔，通過改變此中心孔的形狀與
尺寸，雖然可以在一定程度上減小駐波比和高次諧波損耗，但效果不明顯。 另外，從上述內容也可以看出，現有電容耦合型圓波導收發一體天線的波導同軸
轉換調整參數只有兩類， 一個是波導腔的直徑、長度等物理參數；另一個是激勵元件的直
徑、長度等物理參數，調整形式和範圍十分有限。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠減小駐波比，並能夠抑制TMOl諧 波的產生和傳導，同時體積小、可靠性高、加工精度要求較低、無需反覆調試，從而便於大規 模流水作業生產的具有較高靈敏度的新型測距雷達天線。 為了解決上述技術問題，本實用新型通過以下的技術方案予以實現 —種測距雷達天線，包括由金屬外殼構成的一端敞開一端封閉的波導腔，所述波
導腔內填充有介質波導，所述介質波導插接有部分伸出金屬外殼的激勵元件，所述介質波
導在波導腔的封閉端設置有匹配空腔。 所述匹配空腔為矩形槽。 所述矩形槽設置於介質波導中心且垂直於介質波導端面。 所述矩形槽的長度大於四分之一波長且小於金屬外殼長度，寬度大於八分之一波
長且小於等於介質波導端面直徑；厚度在四分之一波長以內。 所述匹配空腔為至少兩個軸向孔。 所述軸向孔設置於介質波導軸心兩側。 所述匹配空腔為設置在介質波導側緣的軸向凹槽。 所述軸向凹槽設置於介質波導軸心兩側。 所述匹配空腔填充有絕緣介質。[0016] 所述介質波導由聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚丙烯其中的任意一種製成， 所述絕緣介質為聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚丙烯、環氧樹脂或環氧玻璃布板其中 的任意一種，所述介質波導的材料不同於所述絕緣介質。 本實用新型的有益效果是 (1)本實用新型所增加的匹配空腔，其一是通過介質轉換結構，達到抑制幹擾性反
射波，降低天線駐波比的目的；其二是由于波導腔內TM01諧波的電場方向是由軸心向外發
散的，設置匹配空腔打破了波導腔由軸心向外介質各向均勻連續的特點，使TM01諧波在激
勵過程中得到抑制，從而抑制TM01諧波的產生和傳導，提高天線轉換效率。
(2)本實用新型在原有的波導腔和激勵元件兩類參數的基礎上，通過增加介質波
導內匹配空腔這一結構特徵，增添了波導同軸轉換參數的調整類型，擴大了其調整範圍，便
於在工業化生產中的天線調整。 (3)當天線需要最後的調試時，無需變動其他結構，只需要適當調整匹配空腔的長 度和寬度即可。

圖1是本實用新型作為介質波導天線的結構示意圖； 圖2是本實用新型作為喇叭天線的結構示意圖； 圖3是矩形槽式匹配空腔的側視圖； 圖4是矩形槽式匹配空腔的端面圖； 圖5是軸向孔式匹配空腔的端面圖； 圖6是軸向凹槽式匹配空腔的端面圖； 圖7是本實用新型激勵元件的位置示意圖； 在圖中金屬外殼——1 介質波導——2 激勵元件——3 匹配空腔——4 矩形槽——41軸向孔——42 軸向凹槽——4具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述 本實用新型是一種用於測量距離的雷達天線，屬於電容耦合型圓波導收發一體天 線，用於完成導行波和自由空間波之間的轉換和傳輸，並定向輻射和接收電磁波。在具體形 態上，本實用新型可以表現為多種形式，例如可以是如圖1所示的介質波導天線，也可以是 如圖2所示的喇叭天線。上述天線包括由金屬外殼1構成的一端敞開一端封閉的半封閉空 腔，稱之為波導腔，所述波導腔的敞開端設置電磁波輻射進出通道。所述金屬外殼1通常由 銅製成，但不限於銅，也可以是鋁、金等金屬材料。 所述金屬外殼1所構成的波導腔內填充有介質波導2，介質波導2構成電磁波在 波導腔內的傳輸介質，其由相對介電常數低並且均勻的低損耗材料製成，例如聚四氟乙烯 (PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯(PP)等。 所述介質波導2還設置有激勵元件3，所述激勵元件3的一端插接在波導腔內的介 質波導2上，通過與介質波導2緊密配合而固定，激勵元件3的另一端延伸到金屬外殼1外部。如圖7所示，所述激勵元件3在軸向上設置於距離波導腔封閉端四分之一波長位置處 或在其有限的偏移量範圍之內。所述激勵元件3的作用除完成天線發射時電磁波的輻射激 勵之外，還用於與電子設備相連接，以便完成電磁波信號的接收和傳輸。 所述介質波導2在波導腔的封閉端設置有匹配空腔4，換一種說法也就是，介質波 導2在其與金屬外殼1封閉端相鄰的端面上設置有匹配空腔4。如圖3和圖4所示，所述匹 配空腔4可以是矩形槽41，較為優選的技術方案為，所述矩形槽41設置於介質波導2的中 心位置且垂直於介質波導2的端面。 一般來講，所述矩形槽41的尺寸範圍是長度大於四 分之一波長且小於金屬外殼1長度，寬度大於八分之一波長且小於等於介質波導2端面直 徑，厚度在四分之一波長以內。如圖5所示，所述匹配空腔4也可以是至少兩個軸向孔42， 即是兩個以上的若干個與介質波導2軸向平行的孔，較為優選的技術方案為軸向孔42設置 於介質波導2軸心兩側。如圖6所示，所述匹配空腔4還可以是設置在介質波導2側緣的 軸向凹槽43，較為優選的技術方案為所述軸向凹槽43設置於介質波導2軸心兩側。 所述匹配空腔4內也可以填充絕緣介質以代替空氣，所述絕緣介質的材料可選擇 聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯(PP)、環氧樹脂或環氧玻璃布 板其中的一種。但是，所述絕緣介質必須與所述介質波導2的材料不相一致。 本實用新型所述的實施例是說明性的，而非限定性的，上述實施例只是幫助理解 本實用新型，因此本實用新型並不限於具體實施方式
中所述的實施例。本領域的技術人員 在本技術方案的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可 以作出很多有益的保護功能和功能強化，這些均屬於本實用新型的保護之內。
權利要求一種測距雷達天線，包括由金屬外殼構成的一端敞開一端封閉的波導腔，所述波導腔內填充有介質波導，所述介質波導插接有部分伸出金屬外殼的激勵元件，其特徵在於，所述介質波導在波導腔的封閉端設置有匹配空腔。
2. 根據權利要求1所述的一種測距雷達天線，其特徵在於，所述匹配空腔為矩形槽。
3. 根據權利要求2所述的一種測距雷達天線，其特徵在於，所述矩形槽設置於介質波導中心且垂直於介質波導端面。
4. 根據權利要求2所述的一種測距雷達天線，其特徵在於，所述矩形槽的長度大於四分之一波長且小於金屬外殼長度，寬度大於八分之一波長且小於等於介質波導端面直徑；厚度在四分之一波長以內。
5. 根據權利要求1所述的-軸向孔。
6. 根據權利要求5所述的-導軸心兩側。
7. 根據權利要求1所述的-質波導側緣的軸向凹槽。
8. 根據權利要求7所述的-波導軸心兩側。
9. 根據權利要求1所述的-介質。
10. 根據權利要求9所述的烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚丙烯其中的任意一種製成，所述絕緣介質為聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚丙烯、環氧樹脂或環氧玻璃布板其中的任意一種，所述介質波導的材料不同於所述絕緣介質。種測距雷達天線，其特徵在於，所述匹配空腔為至少兩個種測距雷達天線，其特徵在於，所述軸向孔設置於介質波種測距雷達天線，其特徵在於，所述匹配空腔為設置在介種測距雷達天線，其特徵在於，所述軸向凹槽設置於介質種測距雷達天線，其特徵在於，所述匹配空腔填充有絕緣-種測距雷達天線，其特徵在於，所述介質波導由聚四氟乙
專利摘要本實用新型公開了一種測距雷達天線，包括由金屬外殼構成的一端敞開一端封閉的波導腔，所述波導腔內填充有介質波導，所述介質波導插接有部分伸出金屬外殼的激勵元件，所述介質波導在波導腔的封閉端設置有匹配空腔，所述匹配空腔為矩形槽、軸向凹槽或者至少兩個軸向孔其中的一種。本實用新型能夠減小駐波比，並能夠抑制TM01諧波的產生和傳導，同時體積小、可靠性高、加工精度要求較低、無需反覆調試，便於大規模流水作業生產。
文檔編號H01Q13/02GK201466216SQ200920097089
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月11日 優先權日2009年6月11日
發明者秦旭東 申請人:天津菲特測控儀器有限公司