专利名称：一种测距雷达天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种天线，具体的说，是涉及一种用于距离测量的雷达天线。
背景技术：
目前，例如工业自动化领域内的物料位置或高度测量等距离测量雷达天线，多使 用电容耦合型圆波导收发一体天线。要进行较高灵敏度的雷达距离测量，就需要天线具 有良好的能量转换和传输特性一方面需要降低天线的驻波比，另一方面还要抑制干扰性 TM01谐波的产生及传导，使所需要的TE11谐波得到很好的激励和传输。这是因为天线驻波 比大，会导致能量被反射；圆波导中主要的TMOl和TE11两种谐波电场和磁场方向不一致， 会导致TEll谐波被损耗。 电容耦合型圆波导收发一体天线往往通过波导同轴转换技术来提高天线本身的
收发电磁波性能，通常采用以下方式第一，只将激励元件直接插入波导腔，波导腔中的介
质波导不做任何处理或者只做简单处理，天线的驻波比仍然较大，TMOl谐波和高次谐波造
成的损耗也较大。第二，在波导腔中介质波导的轴向中心打孔，通过改变此中心孔的形状与
尺寸，虽然可以在一定程度上减小驻波比和高次谐波损耗，但效果不明显。 另外，从上述内容也可以看出，现有电容耦合型圆波导收发一体天线的波导同轴
转换调整参数只有两类， 一个是波导腔的直径、长度等物理参数；另一个是激励元件的直
径、长度等物理参数，调整形式和范围十分有限。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够减小驻波比，并能够抑制TMOl谐 波的产生和传导，同时体积小、可靠性高、加工精度要求较低、无需反复调试，从而便于大规 模流水作业生产的具有较高灵敏度的新型测距雷达天线。 为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现 —种测距雷达天线，包括由金属外壳构成的一端敞开一端封闭的波导腔，所述波
导腔内填充有介质波导，所述介质波导插接有部分伸出金属外壳的激励元件，所述介质波
导在波导腔的封闭端设置有匹配空腔。 所述匹配空腔为矩形槽。 所述矩形槽设置于介质波导中心且垂直于介质波导端面。 所述矩形槽的长度大于四分之一波长且小于金属外壳长度，宽度大于八分之一波
长且小于等于介质波导端面直径；厚度在四分之一波长以内。 所述匹配空腔为至少两个轴向孔。 所述轴向孔设置于介质波导轴心两侧。 所述匹配空腔为设置在介质波导侧缘的轴向凹槽。 所述轴向凹槽设置于介质波导轴心两侧。 所述匹配空腔填充有绝缘介质。[0016] 所述介质波导由聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚丙烯其中的任意一种制成， 所述绝缘介质为聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚丙烯、环氧树脂或环氧玻璃布板其中 的任意一种，所述介质波导的材料不同于所述绝缘介质。 本实用新型的有益效果是 (1)本实用新型所增加的匹配空腔，其一是通过介质转换结构，达到抑制干扰性反
射波，降低天线驻波比的目的；其二是由于波导腔内TM01谐波的电场方向是由轴心向外发
散的，设置匹配空腔打破了波导腔由轴心向外介质各向均匀连续的特点，使TM01谐波在激
励过程中得到抑制，从而抑制TM01谐波的产生和传导，提高天线转换效率。
(2)本实用新型在原有的波导腔和激励元件两类参数的基础上，通过增加介质波
导内匹配空腔这一结构特征，增添了波导同轴转换参数的调整类型，扩大了其调整范围，便
于在工业化生产中的天线调整。 (3)当天线需要最后的调试时，无需变动其他结构，只需要适当调整匹配空腔的长 度和宽度即可。
图1是本实用新型作为介质波导天线的结构示意图； 图2是本实用新型作为喇叭天线的结构示意图； 图3是矩形槽式匹配空腔的侧视图； 图4是矩形槽式匹配空腔的端面图； 图5是轴向孔式匹配空腔的端面图； 图6是轴向凹槽式匹配空腔的端面图； 图7是本实用新型激励元件的位置示意图； 在图中金属外壳——1 介质波导——2 激励元件——3 匹配空腔——4 矩形槽——41轴向孔——42 轴向凹槽——4具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细描述 本实用新型是一种用于测量距离的雷达天线，属于电容耦合型圆波导收发一体天 线，用于完成导行波和自由空间波之间的转换和传输，并定向辐射和接收电磁波。在具体形 态上，本实用新型可以表现为多种形式，例如可以是如图1所示的介质波导天线，也可以是 如图2所示的喇叭天线。上述天线包括由金属外壳1构成的一端敞开一端封闭的半封闭空 腔，称之为波导腔，所述波导腔的敞开端设置电磁波辐射进出通道。所述金属外壳1通常由 铜制成，但不限于铜，也可以是铝、金等金属材料。 所述金属外壳1所构成的波导腔内填充有介质波导2，介质波导2构成电磁波在 波导腔内的传输介质，其由相对介电常数低并且均匀的低损耗材料制成，例如聚四氟乙烯 (PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯(PP)等。 所述介质波导2还设置有激励元件3，所述激励元件3的一端插接在波导腔内的介 质波导2上，通过与介质波导2紧密配合而固定，激励元件3的另一端延伸到金属外壳1外部。如图7所示，所述激励元件3在轴向上设置于距离波导腔封闭端四分之一波长位置处 或在其有限的偏移量范围之内。所述激励元件3的作用除完成天线发射时电磁波的辐射激 励之外，还用于与电子设备相连接，以便完成电磁波信号的接收和传输。 所述介质波导2在波导腔的封闭端设置有匹配空腔4，换一种说法也就是，介质波 导2在其与金属外壳1封闭端相邻的端面上设置有匹配空腔4。如图3和图4所示，所述匹 配空腔4可以是矩形槽41，较为优选的技术方案为，所述矩形槽41设置于介质波导2的中 心位置且垂直于介质波导2的端面。 一般来讲，所述矩形槽41的尺寸范围是长度大于四 分之一波长且小于金属外壳1长度，宽度大于八分之一波长且小于等于介质波导2端面直 径，厚度在四分之一波长以内。如图5所示，所述匹配空腔4也可以是至少两个轴向孔42， 即是两个以上的若干个与介质波导2轴向平行的孔，较为优选的技术方案为轴向孔42设置 于介质波导2轴心两侧。如图6所示，所述匹配空腔4还可以是设置在介质波导2侧缘的 轴向凹槽43，较为优选的技术方案为所述轴向凹槽43设置于介质波导2轴心两侧。 所述匹配空腔4内也可以填充绝缘介质以代替空气，所述绝缘介质的材料可选择 聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯(PP)、环氧树脂或环氧玻璃布 板其中的一种。但是，所述绝缘介质必须与所述介质波导2的材料不相一致。 本实用新型所述的实施例是说明性的，而非限定性的，上述实施例只是帮助理解 本实用新型，因此本实用新型并不限于具体实施方式
中所述的实施例。本领域的技术人员 在本技术方案的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可 以作出很多有益的保护功能和功能强化，这些均属于本实用新型的保护之内。
权利要求一种测距雷达天线，包括由金属外壳构成的一端敞开一端封闭的波导腔，所述波导腔内填充有介质波导，所述介质波导插接有部分伸出金属外壳的激励元件，其特征在于，所述介质波导在波导腔的封闭端设置有匹配空腔。
2. 根据权利要求1所述的一种测距雷达天线，其特征在于，所述匹配空腔为矩形槽。
3. 根据权利要求2所述的一种测距雷达天线，其特征在于，所述矩形槽设置于介质波导中心且垂直于介质波导端面。
4. 根据权利要求2所述的一种测距雷达天线，其特征在于，所述矩形槽的长度大于四分之一波长且小于金属外壳长度，宽度大于八分之一波长且小于等于介质波导端面直径；厚度在四分之一波长以内。
5. 根据权利要求1所述的-轴向孔。
6. 根据权利要求5所述的-导轴心两侧。
7. 根据权利要求1所述的-质波导侧缘的轴向凹槽。
8. 根据权利要求7所述的-波导轴心两侧。
9. 根据权利要求1所述的-介质。
10. 根据权利要求9所述的烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚丙烯其中的任意一种制成，所述绝缘介质为聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚丙烯、环氧树脂或环氧玻璃布板其中的任意一种，所述介质波导的材料不同于所述绝缘介质。种测距雷达天线，其特征在于，所述匹配空腔为至少两个种测距雷达天线，其特征在于，所述轴向孔设置于介质波种测距雷达天线，其特征在于，所述匹配空腔为设置在介种测距雷达天线，其特征在于，所述轴向凹槽设置于介质种测距雷达天线，其特征在于，所述匹配空腔填充有绝缘-种测距雷达天线，其特征在于，所述介质波导由聚四氟乙
专利摘要本实用新型公开了一种测距雷达天线，包括由金属外壳构成的一端敞开一端封闭的波导腔，所述波导腔内填充有介质波导，所述介质波导插接有部分伸出金属外壳的激励元件，所述介质波导在波导腔的封闭端设置有匹配空腔，所述匹配空腔为矩形槽、轴向凹槽或者至少两个轴向孔其中的一种。本实用新型能够减小驻波比，并能够抑制TM01谐波的产生和传导，同时体积小、可靠性高、加工精度要求较低、无需反复调试，便于大规模流水作业生产。
文档编号H01Q13/02GK201466216SQ200920097089
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月11日 优先权日2009年6月11日
发明者秦旭东 申请人:天津菲特测控仪器有限公司