应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，包括介质基板，还包括设置在介质基板上的第一引向器、第二引向器、第一辐射单元、第二辐射单元和巴伦结构；第一引向器和第二引向器互相对称的连接，第一辐射单元和第二辐射单元互相对称，巴伦结构分别连接第一辐射单元和第二辐射单元，第一辐射单元的中部有第一槽孔，第二辐射单元的中部有第二槽孔；巴伦结构用于为第一辐射单元和第二辐射单元提供阻抗匹配。本实用新型具有超宽带的特点，更好地满足穿墙成像雷达系统的需求，提高了增益，也改善了定向辐射的能力。
【专利说明】
应用于超宽带穿墙雷达系统的V i va I d i天线
技术领域
[0001]本实用新型属于雷达探测领域，涉及一种天线，尤其涉及一种应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线。
【背景技术】
[0002]随着国家基础建设投入的不断加大，土木建筑市场、工程规模和复杂程度都在不断增加，如何做好监理，保证质量是一个比较关键的问题。超宽带穿墙雷达是一种能够穿墙探测和定位的实时成像雷达系统，可以对隐藏在墙内的金属目标或是非均匀介质结构进行非入侵式探测以及跟踪成像。近年来，因其在质量检测和灾害防护等领域的应用而倍受关注。
[0003]天线作为超宽带雷达不可或缺的部件，影响着整个系统的性能。由于墙体内部结构比较复杂，探测目标较小，同时受限于墙体对电磁波的衰减与散射影响，雷达系统对天线的性能要求比较高，因此要求天线具有宽频带。目前应用于超宽带穿墙雷达的天线仍然存在工作带宽较窄的缺点，而现有的Vivaldi天线作为一种行波天线，具有端射辐射、工作频带宽等特点，但是现有的Vivaldi天线不具有超宽带的特点，还是满足不了人们的需求。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，本应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线具有超宽带的特点。
[0005]为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为:
[0006]应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，包括介质基板，还包括设置在介质基板上的第一引向器、第二引向器、第一辐射单元、第二辐射单元和巴伦结构;所述第一引向器和第二引向器互相对称的连接，所述第一辐射单元和第二辐射单元互相对称，所述巴伦结构分别连接第一辐射单元和第二辐射单元，所述第一辐射单元的中部有第一槽孔，所述第二辐射单元的中部有第二槽孔；
[0007]所述第一引向器和第二引向器用于改变第一辐射单元辐射或接收无线电波的方向；所述第一引向器和第二引向器还用于改变第二辐射单元辐射或接收无线电波的方向，所述巴伦结构用于为第一辐射单元和第二辐射单元提供阻抗匹配。
[0008]作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一辐射单元和第二辐射单元采用微带线馈电。
[0009]作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述介质基板包括上表面和下表面，所述第一引向器位于介质基板的上表面，相对称的，所述第二引向器位于介质基板的下表面；所述第一辐射单元位于介质基板的上表面，相对称的，所述第二辐射单元位于介质基板的下表面;所述巴伦结构位于介质基板的下表面。
[0010]作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一辐射单元的边缘有第一梳齿结构，所述第二辐射单元的边缘有第二梳齿结构。
[0011]作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一引向器和第二引向器采用钻孔的方式对称连接。
[0012]作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一引向器和第二引向器均采用铜材料。
[0013]作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一辐射单元和第二辐射单元均采用铜材料。
[0014]作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述介质基板采用FR4材料，所述介质基板的厚度为1.2mm。
[0015]作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一槽孔为条状结构，所述第二槽孔为条状结构。
[0016]本实用新型中第一辐射单元的第一槽孔和第二辐射单元的第二槽孔扩展了带宽的下限，从而展宽了带宽，具有超宽带的特点，更好地满足穿墙成像雷达系统的需求，所述第一梳齿结构和第二梳齿结构提高了增益，改善定向辐射的能力，且本实用新型还具有结构简单的特点。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的结构不意图。
[0018]图2为本实用新型的俯视图。
[0019]图3为本实用新型的仰视图。
[0020]图4为本实用新型微带线馈电情况下的回波损耗仿真曲线图。
[0021]图5为本实用新型微带线馈电情况下的驻波比仿真曲线图。
[0022]图6为本实用新型微带线馈电情况下的主辐射方向增益仿真曲线图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图1至6对本实用新型的【具体实施方式】作出进一步说明:
[0024]参见附图1、附图2和附图3，应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，包括介质基板I，还包括设置在介质基板I上的第一引向器2、第二引向器3、第一辐射单元4、第二辐射单元5和巴伦结构10;第一引向器2和第二引向器3互相对称的连接，第一辐射单元4和第二辐射单元5互相对称，巴伦结构10分别连接第一辐射单元4和第二辐射单元5，第一辐射单元4的中部有第一槽孔6，第二辐射单元5的中部有第二槽孔7;
[0025]第一引向器2和第二引向器3改变第一辐射单元4辐射或接收无线电波的方向；第一引向器2和第二引向器3还改变第二辐射单元5辐射或接收无线电波的方向，巴伦结构10为第一辐射单元4和第二辐射单元5提供阻抗匹配。
[0026]进一步的，第一辐射单元4和第二辐射单元5采用微带线馈电。介质基板I包括上表面和下表面，第一引向器2位于介质基板I的上表面，相对称的，第二引向器3位于介质基板I的下表面;第一辐射单元4位于介质基板I的上表面，相对称的，第二辐射单元5位于介质基板I的下表面;巴伦结构10位于介质基板I的下表面。第一辐射单元4的边缘有第一梳齿结构8，第二辐射单元5的边缘有第二梳齿结构9。第一引向器2和第二引向器3采用钻孔的方式对称连接。第一引向器2和第二引向器3均采用铜材料。第一辐射单元4和第二辐射单元5均采用铜材料。介质基板I采用FR4材料，介质基板I的厚度为1.2mm。第一槽孔6为条状结构，所述第二槽孔7为条状结构。
[0027]图4为本实用新型微带线馈电情况下的回波损耗仿真曲线图，通过电磁场仿真，从图4中可以看出应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线的工作频段为O-1OGHz，图5为本实用新型微带线馈电情况下的驻波比仿真曲线图，从图5中可以看出应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线的工作频段为0.5-lOGHz，图6为本实用新型微带线馈电情况下的主辐射方向增益仿真曲线图，从图6中可以看出应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线的工作频段为0.5-lOGHz且主辐射方向增益较高；因此本实用新型工作频段较宽，有很大的增益，性能较好，能够满足穿墙成像雷达系统的需求。
[0028]本实用新型的第一辐射单元4和第二辐射单元5使用微带线馈电，采用巴伦结构10，将微带线发出的非平衡信号转换为平衡信号，为第一辐射单元4和第二辐射单元5提供阻抗匹配，第一辐射单元4和第二辐射单元5接收平衡信号，在第一辐射单元4和第二辐射单元5工作在较高频率的条件下，第一引向器2和第二引向器3会改善第一辐射单元4辐射或接收电波的方向，第一引向器2和第二引向器3会改善第二辐射单元5辐射或接收电波的方向，从而提高增益，具有更好的方向性，而第一辐射单元4的第一槽孔6和第二辐射单元5的第二槽孔7可以实现阻抗匹配，扩展带宽，也可以改变第一辐射单元4和第二辐射单元5的辐射特性，使第一辐射单元4和第二辐射单元5具有定向性把能量垂直的辐射出去。
[0029]本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，包括介质基板(1)，其特征在于:还包括设置在介质基板(I)上的第一引向器(2)、第二引向器(3)、第一辐射单元(4)、第二辐射单元(5)和巴伦结构(10);所述第一引向器(2)和第二引向器(3)互相对称的连接，所述第一辐射单元(4)和第二辐射单元(5)互相对称，所述巴伦结构(10)分别连接第一辐射单元(4)和第二辐射单元(5)，所述第一辐射单元(4)的中部有第一槽孔(6)，所述第二辐射单元(5)的中部有第二槽孔(7); 所述第一引向器(2)和第二引向器(3)用于改变第一辐射单元(4)辐射或接收无线电波的方向；所述第一引向器(2)和第二引向器(3)还用于改变第二辐射单元(5)辐射或接收无线电波的方向，所述巴伦结构(10)用于为第一辐射单元(4)和第二辐射单元(5)提供阻抗匹配。2.根据权利要求1所述的应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，其特征在于:所述第一福射单元(4)和第二福射单元(5)采用微带线馈电。3.根据权利要求1所述的应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，其特征在于:所述介质基板(I)包括上表面和下表面，所述第一引向器(2)位于介质基板(I)的上表面，相对称的，所述第二引向器(3)位于介质基板(I)的下表面;所述第一辐射单元(4)位于介质基板(I)的上表面，相对称的，所述第二辐射单元(5)位于介质基板(I)的下表面;所述巴伦结构(10)位于介质基板(I)的下表面。4.根据权利要求2所述的应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，其特征在于:所述第一辐射单元(4)的边缘有第一梳齿结构(8)，所述第二辐射单元(5)的边缘有第二梳齿结构(9)。5.根据权利要求2所述的应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，其特征在于:所述第一引向器(2)和第二引向器(3)采用钻孔的方式对称连接。6.根据权利要求4所述的应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，其特征在于:所述第一引向器(2)和第二引向器(3)均采用铜材料。7.根据权利要求5所述的应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，其特征在于:所述第一福射单元(4)和第二福射单元(5)均采用铜材料。8.根据权利要求1-6任一项所述的应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，其特征在于:所述介质基板(I)采用FR4材料，所述介质基板(I)的厚度为1.2mm。9.根据权利要求1所述的应用于超宽带穿墙雷达系统的Vivaldi天线，其特征在于:所述第一槽孔(6)为条状结构，所述第二槽孔(7)为条状结构。
【文档编号】H01Q13/08GK205543226SQ201620304633
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】李家强, 蔡洪渊, 陈金立, 李佳强, 夏梦
【申请人】南京信息工程大学