本发明涉及微波天线技术领域，特别是涉及一种蝶形微波天线，以及配置有该蝶形微波天线的液体安检仪。
背景技术：
为给人们提供较好的出行环境，在机场、地铁、商场等地进行的安检程序中，液体检测变得越来越普遍，对液体检测仪的需求也逐步提高。
近几年出现的微波液体检测仪，利用微波检测技术对液体安全性进行检测，其以精准性高、安全性能好著称，成为便携式液体检测仪的发展方向。微波由微波振荡器产生，振荡信号通过波导管引导，再通过发射天线发射出去，经液体反射后通过接收天线接收返回信号。检测液体的电磁波通过收发天线传导，经信号处理电路分析处理以识别液体是否危险。
受被检液体的多样性的影响，要求检测仪的收发天线的工作频段很宽，由于天线产生的发射信号与接收的返回信号均为超宽频的微波信号，因此需要超宽带收发天线进行信号传输。现有的液体微波检测仪的工作频段较窄，限制了被检液体的种类，检测效果较差。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种蝶形微波天线，以及配置有该蝶形微波天线的液体安检仪，以拓宽现有液体安检仪的检测范围。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种蝶形微波天线，包括壳体、固定在所述壳体开口端的天线主体；
所述天线主体包括基板、设置在所述基板上的辐射基片；所述辐射基片呈蝶形布置，分别组成信号发射部和信号接收部；所述基板上与所述壳体相对的表面覆有金属材质的加载环，所述加载环包括外环和设置在所述外环径向上的隔离带，所述信号发射部和所述信号接收部分别位于所述隔离带的两边；
所述壳体设置在所述天线主体的背面。
其中，所述辐射基片为三角形。
其中，所述辐射基片为等腰三角形，其顶角临近设置。
其中，所述辐射基片为等边三角形。
其中，所述壳体为柱状，包括外壳和隔板，所述隔板设置在所述外壳的对称面上，以将所述外壳内部空间分隔为第一反射腔和第二反射腔。
其中，所述外壳上设有通孔。
本发明还提供一种液体安检仪，配置有如上所述的蝶形微波天线。
(三)有益效果
本发明提供的蝶形微波天线，通过将立体状的圆锥天线简化变形为平面结构天线，有效增强信号传输的方向性、提高天线增益的一致性，并且体积小巧、结构简单、加工方便，成本也更低；辐射基片采用蝶形布置方式，应用了分布式的加载技术，实现了天线的超宽带传输，拓宽了液体检测仪的检测范围；通过设置加载环中的外环，能有效束缚天线向四周逸散的辐射能量，增强天线的方向性；通过设置加载环中的隔离带，可以大幅减小信号发射部与信号接收部之间的辐射波耦合，降低信号干扰，提高信号传输精度；通过在天线主体的背面设置壳体形成反射腔，能将天线背面不必要的辐射能量抑制并在一定程度上将天线主体背面辐射能量反射回主体正面，有效降低天线的后瓣电平，应用在液体安检仪中时，能将天线辐射能量集中于被检瓶体一侧，减小天线投射到检测面的后向辐射能量，避免了来自电路板一侧的干扰，进而提高检测准确性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的蝶形微波天线的示意图；
图2为本发明实施例提供的蝶形微波天线中壳体的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的蝶形微波天线中主体的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的蝶形微波天线在液体安检仪中的安装位置示意图；
图5为图4的透视图；
图6为本发明实施例提供的液体安检仪工作示意图；
图7为天线仿真过程中介质不同时的天线反射信号图；
图8为实际使用中介质不同时处理器端的测量曲线；
图中，1、壳体；101、侧壁；102、底面；103、隔板；104、第一反射腔；105、第二反射腔；106、螺纹孔；107、通孔；2、天线主体；201、基板；202、加载环；2021、隔离带；203、信号发射部；204、信号接收部；2041、辐射基片；205、安装孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的蝶形微波天线的示意图；图2为本发明实施例提供的蝶形微波天线中壳体的结构示意图；图3为本发明实施例提供的蝶形微波天线中主体的结构示意图；图4为本发明实施例提供的蝶形微波天线在液体安检仪中的安装位置示意图；图5为图4的透视图；图6为本发明实施例提供的液体安检仪工作示意图；图7为天线仿真过程中介质不同时的天线反射信号图；图8为实际使用中介质不同时处理器端的测量曲线。
如图1-图3中所示，本发明实施例提供的蝶形微波天线，包括壳体1、固定在壳体1开口端的天线主体2。
天线主体2包括基板201、设置在基板201上的辐射基片2041，辐射基片2041呈蝶形布置，分别组成信号发射部203和信号接收部204。
如图1和图3中所示，基板201采用罗杰斯板材，其介质损耗小、介电常数低，适用于微波天线的设计制作。辐射基片2041用于组合形成天线的信号发射部203和信号接收部204。辐射基片2041通过金属腐蚀工艺刻蚀到罗杰斯板材上，当然也可通过其他制备工艺获得。
优选地，辐射基片2041为三角形，更优选地为等腰三角形，或等边三角形，信号发射部203和信号接收部204各包括两片等边三角形辐射基片，基片的顶角临近设置，如图2中所示，四个基片上临近的四个边形成近似方形结构。
基板201上与壳体1相对的表面覆有金属材质的加载环202，加载环202的材质可以但不限于金、银、铜等，优选采用铜覆膜制备工艺获得。加载环202包括外环和设置在外环径向上的隔离带2021，信号发射部203和信号接收部204分别位于隔离带2021的两边。圆形的外环可以束缚天线向四周逸散的辐射能量，增强天线的方向性，隔离带2021可以最大程度上减小信号发射部203和信号接收部204之间的辐射波的耦合，降低信号干扰。
基板201上设有多个安装孔205，用于实现与壳体1的固定。
壳体1设置在天线主体的背面，其横截面形状与加载环202相对应。如图2中所示，壳体1为柱状，包括外壳和隔板103，外壳包括侧壁101和底面102，侧壁101的横截面形状与外环的形状一致；隔板103设置在外壳的对称面上，以将外壳内部空间分隔为第一反射腔104和第二反射腔105，隔板103的横截面形状与隔离带2021的形状一致。外壳上设有通孔107，通孔107用于供连接基片和外部电路板的接线穿过，例如在液体安检仪中，供同轴线穿过。第一反射腔104和第二反射腔105将天线背面不必要的辐射能量抑制并在一定程度上能将背面辐射能量反射回测量面一侧，有效降低天线的后瓣电平，以将天线辐射能量集中于天线正面。其中，天线正面指基板201与壳体1相背离的一面，如图1中天线主体2的下面为天线正面；天线背面为基板201与壳体1固定接触的一面，即图3中所示的一面。
壳体1的侧壁101上设有用于与安装孔205相对应的螺纹孔106，用于装入螺栓或螺钉等实现基板和壳体的固定。壳体材质优选为铝。
本发明还提供一种液体安检仪，配置有如上所述的蝶形微波天线，如图4-图6所示。本发明中的液体安检仪用于检测非金属容器内的液体是否为危险液体。
如图4和图5所示，微波天线通过同轴线连接到电路板上，天线主体2紧贴安检仪的检测面，壳体1位于背离检测面的一侧，以便更好地收发信号。在对液体进行安全检测时，被检瓶体的放置位置如图6中所示。
如图7中所示，图7中7a为天线仿真过程中介质为空气时的天线反射信号图，7b和7c分别是介质为水和酒精时的反射信号图。7a中，可以看出在15g频率范围内对空气而言，天线基本没有接收到反射能量，整个频段内的反射能量均在-25db之下；图7b中，在15g频率范围内接收天线接收到水溶液在整个频段内都有一定的反射能量，在低频时尤为明显，最高的反射能量达到了-7db左右，但是较为离散；7c中，可以看出在15g频率范围内接收天线接收到酒精溶液在整个频段内也都有一定的反射能量，在中高频时明显，最高的反射能量达到了-6db左右，并且在某一段频率段内均有强反射信号。
在实际应用中，安检仪产生的微波脉冲信号会被沿微波检测面法向方向发射而出，被非金属瓶体内的液体吸收反射后被信号接收部204接收，从而形成可检测的回波信号，经混频后被cpu采集，进行判断，不同的液体所产生的回波信号不同，检测结果如图8中所示，其中，8a、8b、8c分别是介质为空气、水和酒精时的检测结果。
在液体进行检测时，待检测容器放置于收发天线侧进行检测。微波在传输过程中遇到介电常数不同的液体，液体吸收微波的能力和液体的介电常数成正比，可利用微波反射的能量大小来判断。
本发明提供的蝶形微波天线，通过将立体状的圆锥天线简化变形为平面结构天线，有效增强信号传输的方向性、提高天线增益的一致性，并且体积小巧、结构简单、加工方便，成本也更低；辐射基片采用蝶形布置方式，应用了分布式的加载技术，实现了天线的超宽带传输，拓宽了液体检测仪的检测范围；通过设置加载环中的外环，能有效束缚天线向四周逸散的辐射能量，增强天线的方向性；通过设置加载环中的隔离带，可以大幅减小信号发射部与信号接收部之间的辐射波耦合，降低信号干扰，提高信号传输精度；通过在天线主体的背面设置壳体形成反射腔，能将天线背面不必要的辐射能量抑制并在一定程度上将天线主体背面辐射能量反射回主体正面，有效降低天线的后瓣电平，应用在液体安检仪中时，能将天线辐射能量集中于被检瓶体一侧，减小天线投射到检测面的后向辐射能量，避免了来自电路板一侧的干扰，进而提高检测准确性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。