專利名稱：異面延遲線對跖維瓦爾第脈沖天線的制作方法
技術領域：
本發明專利涉及一種脈沖天線，尤其是一種異面延遲線對跖維瓦爾第脈沖天線， 屬脈沖天線的制造領域。
背景技術：
脈沖天線輻射脈沖信號時，在脈沖電流從天線輸入端流到天線末端的這段時間內，如果脈沖天線不能把電磁能量全部輻射出去，則在天線末端就會有剩余的脈沖電流。在此后的過程中剩余脈沖電流會在天線中沿原來的路徑返回繼續輻射電磁能量，這樣在天線的輻射脈沖波形中就會有拖尾脈沖。這些拖尾脈沖會與來自目標的信號在時間上重疊，從而會對目標信號形成干擾。因此通常需要采取相應措施來降低這些波形中拖尾脈沖的影響。目前，公知的脈沖天線大多是采用加載方法降低拖尾脈沖的影響。對跖維瓦爾第天線作為一種脈沖天線，具有工作頻帶寬，高增益，線極化等優點，應用非常廣泛，在探地雷達中也有較多應用。對于脈沖天線，常用的降低拖尾脈沖幅度的方法是電阻加載法。但常用的電阻加載法其加載電阻位于天線的輸入端和輻射末端之間，加載電阻要吸收天線中將要輻射的脈沖能量。因此常見的電阻加載使得對跖維瓦爾第天線的輻射效率降低。
發明內容
技術問題本發明的目的是提出一種異面延遲線對跖維瓦爾第脈沖天線，該天線可以延遲脈沖天線輻射脈沖波形中拖尾脈沖出現的時間，避免拖尾脈沖對目標信號的干擾，并且對天線輻射效率的影響較小。技術方案本發明的異面延遲線電阻加載對跖維瓦爾第脈沖天線由對跖輻射貼片、微帶饋線、延遲線和介質基板所構成，兩個對跖輻射貼片分別位于介質基板兩面，兩個貼片相對的兩個邊緣張開形成喇叭形開口，對跖輻射貼片末端開口最大處是天線輻射末端；與開口相反的另一方向為天線的傳輸段；微帶饋線一端是天線饋電端，另一端從側邊與天線傳輸段連接；每個對跖輻射貼片在其介質基板背面都分別有數條延遲線；延遲線一端經金屬化過孔與輻射末端連接，另一端開路。延遲線印制、蝕刻在介質基板上，或放置在介質基板上或懸浮在空氣中。天線的傳輸段的一端與天線的輻射段相連，另一端與微帶饋線連接。延遲線的長度足夠長，以保證脈沖能量在延遲線上的傳播時間大于所需要的拖尾脈沖相對于主輻射脈沖的延遲時間，延遲線的長度方向與天線的主輻射方向平行。延遲線的位置不對天線在主輻射方向的輻射形成遮擋。其中對跖輻射貼片、微帶饋線和延遲線都在同一塊介質基板上。兩個對跖輻射貼片分別位于介質基板的兩面，隔著介質基板兩個貼片只有少部分的區域相重疊；兩個對跖輻射貼片的相對的兩個邊緣先是平行、然后再張開形成喇叭形的開口，兩個對跖輻射貼片末端開口最大處，是天線的輻射末端；與輻射末端相反的方向盡頭一段，兩片對跖輻射貼片的邊緣平行，這一段為天線的傳輸段；傳輸段與輻射末端之間貼片邊緣張口變化的一段為天線的輻射段；在傳輸段，隔著介質基板，上下兩個對跖輻射貼片有一部分是重疊的，其邊緣平行，因此天線的傳輸段可以看成是交錯平板傳輸線，傳輸段的一端與天線的輻射段相連，傳輸段的另一端則和微帶饋線相連，微帶饋線的導帶一端從側邊與同一面的一片對跖輻射貼片的邊緣相接，而在介質基板另一面的一片對跖輻射貼片則作為微帶饋線的接地面，因此微帶饋線的一端從側邊與天線的傳輸段相連，微帶饋線的另一端是天線的饋電端； 每個對跖輻射貼片在其介質基板的背面都分別有多個延遲線，延遲線的一端通過金屬化過孔與天線的輻射末端連接，延長線的另一端是開路，延遲線的長度足夠長，以保證脈沖能量在延遲線上的傳播時間大于所需要的拖尾脈沖相對于主輻射脈沖的延遲時間。延遲線印制、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。延遲線的形狀是直線，或發夾形以便在小尺寸天線條件下，延遲線具有足夠的長度，延遲線的長度方向與天線的主輻射方向平行。延遲線構成附加的電流通路。脈沖信號首先從對跖維瓦爾第天線的饋電端輸入， 然后經微帶饋線到天線的傳輸段，再到輻射段開始朝著輻射末端的方向，一邊傳輸一邊輻射能量至天線的輻射末端；在天線的輻射末端，延遲線為剩余脈沖能量的電流提供了附加電流通路，未輻射的剩余脈沖能量經金屬化的過孔進入延遲線，避免了在輻射末端開路而使得未輻射的剩余脈沖能量返回天線的輻射單元，形成再輻射而導致拖尾脈沖；由于延遲線大部分線段的方向與對跖維瓦爾第天線的主輻射方向平行，因此攜帶剩余脈沖能量的電流在延遲線上朝主輻射方向輻射的能量很少。而且發夾形相鄰線段的輻射有抵消作用，所以脈沖信號通過延遲線時的輻射很小，只有到延遲線的末端時，輻射會比較強，形成拖尾脈沖。由于延遲線的延遲作用，這個拖尾脈沖相對于天線的主輻射脈沖，在時間上有了延遲。 而且延遲線在其占據的空間內不對對跖維瓦爾第天線在主輻射方向上的能量輻射產生影響。多條延遲線可以使對跖維瓦爾第天線輻射末端的剩余脈沖能量盡量多地進入延遲線，可以對拖尾脈沖進行延遲，更有效的減小拖尾脈沖的影響。同時由于沒有加載電阻， 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遠離對跖維瓦爾第天線輻射貼片之間的縫隙，避免影響對跖維瓦爾第天線輻射貼片的正常輻射。調整介質基板的厚度、介質基板材料的介電常數和磁導率和延遲線的長度等都可以改變脈沖信號中拖尾脈沖的延遲時間。有益效果本發明的有益效果是，對對跖維瓦爾第天線進行了延遲線加載，可以延遲脈沖天線輻射脈沖波形中拖尾脈沖出現的時間，避免拖尾脈沖對目標信號的干擾，并且對天線輻射效率的影響較小，延遲線也不影響天線的正常輻射。
圖1是本發明天線下層的結構示意圖。圖2是本發明天線上層的結構示意圖。圖中有對跖輻射貼片1，微帶饋線2，延遲線3，介質基板4，對跖輻射貼片的邊緣5， 輻射末端6，傳輸段7，輻射段8，微帶饋線的導帶9，對跖維瓦爾第天線的饋電端10，金屬化過孔11。
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。本發明所采用的技術方案是該異面延遲線對跖維瓦爾第脈沖天線由對跖輻射貼片、微帶饋線、延遲線和介質基板所構成，其中對跖輻射貼片、微帶饋線和延遲線都在同一塊介質基板上。兩個對跖輻射貼片分別位于介質基板的兩面，隔著介質基板兩個貼片只有少部分的區域相重疊；兩個對跖輻射貼片相對的兩個邊緣張開形成喇叭形的開口，兩個對跖輻射貼片末端開口最大處，是天線的輻射末端；與輻射末端相反的方向盡頭一段，兩片對跖輻射貼片的邊緣平行，這一段為天線的傳輸段，傳輸段與輻射末端之間邊緣張口變化的一段為天線的輻射段，在輻射段，對跖輻射貼片的邊緣的形狀曲線是指數形，也可以是直線；在傳輸段，隔著介質基板，上下兩片對跖輻射貼片有一部分是重疊的，其邊緣平行，因此天線的傳輸段可以看成是交錯平板傳輸線，傳輸段的一端與天線的輻射段相連，傳輸段的另一端則和微帶饋線相連，微帶饋線的導帶一端從側邊與同一面的一片對跖輻射貼片的邊緣相接，而在介質基板另一面的一片對跖輻射貼片則作為微帶饋線的接地面，因此微帶饋線的一端從側邊與天線的傳輸段相連，微帶饋線的另一端是天線的饋電端；每個對跖輻射貼片在其介質基板的背面都分別有數條延遲線，延遲線的一端通過金屬化過孔與天線的輻射末端連接，延遲線的另一端是開路，延遲線的長度足夠長，以保證脈沖能量在延遲線上的傳播時間大于所需要的拖尾脈沖相對于主輻射脈沖的延遲時間；延遲線的形狀是直線， 或發夾形以便在小尺寸天線條件下，延遲線具有足夠的長度；延遲線構成附加的電流通路。 脈沖信號首先從對跖維瓦爾第天線的饋電端輸入，然后經微帶饋線到對跖輻射貼片的傳輸段，再到輻射段開始朝著輻射末端的方向，一邊傳輸一邊輻射能量至天線的輻射末端；在天線的輻射末端，延遲線為剩余脈沖能量的電流提供了附加電流通路，未輻射的剩余脈沖能量經金屬化的過孔進入延遲線，避免了因天線輻射末端的反射引起的拖尾脈沖。由于延遲線大部分線段的方向與對跖維瓦爾第天線的主輻射方向平行，因此攜帶剩余脈沖能量的電流在延遲線上朝主輻射方向輻射的能量很少。而且發夾形相鄰線段的輻射有抵消作用，所以脈沖信號通過延遲線時的輻射很小，只有到延遲線的末端時，輻射會比較強，形成拖尾脈沖。由于延遲線的延遲作用，這個拖尾脈沖相對于天線的主輻射脈沖，在時間上有了延遲。 而且延遲線在其占據的空間內不對對跖維瓦爾第天線在主輻射方向上的能量輻射產生影響。多條延遲線可以使對跖維瓦爾第天線輻射末端的剩余脈沖能量盡量多地進入延遲線， 可以對拖尾脈沖進行延遲，更有效的減小拖尾脈沖的影響。同時由于沒有加載電阻，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遠離對跖維瓦爾第天線輻射貼片之間的縫隙，避免影響對跖維瓦爾第天線輻射貼片的正常輻射。調整介質基板的厚度、 介質基板材料的介電常數和磁導率和延遲線的長度等都可以改變脈沖信號中拖尾脈沖的延遲時間。在結構上，該異面延遲線對跖維瓦爾第脈沖天線由對跖輻射貼片1、微帶饋線2、 延遲線3和介質基板4所構成，其中對跖輻射貼片1、微帶饋線2和延遲線3都在同一塊介質基板4上。兩個對跖輻射貼片1都是金屬貼片，分別位于介質基板4的兩面，隔著介質基板4兩個輻射貼片1只有少部分的區域相重疊；兩個輻射貼片1相對的兩個邊緣5張開形成喇叭形的開口，對跖輻射貼片1末端開口最大處，是天線的輻射末端6 ；與輻射末端6相反的方向盡頭一段，兩片對跖輻射貼片1的邊緣5平行，這一段為天線的傳輸段7，傳輸段7與輻射末端6之間貼片邊緣5張口變化的一段為天線的輻射段8 ；在傳輸段7，隔著介質基板4，上下兩片對跖輻射貼片1有一部分是重疊的，其邊緣5平行，因此天線的傳輸段7可以看成是交錯平板傳輸線，傳輸段的一端與天線的輻射段8相連，傳輸段的另一端則和微帶饋線2相連，微帶饋線的導帶9的一端從側邊與同一面的一片對跖輻射貼片1的邊緣5相接，而在介質基板4另一面的一片對跖輻射貼片1則作為為微帶饋線2的接地面，因此微帶饋線2—端從天線的側邊與天線的傳輸段7相連，微帶饋線的另一端就是天線的饋電端10; 每個對跖輻射貼片1在其介質基板4的背面都分別數條延遲線3，延遲線3的一端通過金屬化過孔11與天線的輻射末端6連接，延遲線3的另一端是開路；延遲線3的形狀是直線，或發夾形；金屬化過孔11可以為金屬柱或空心金屬化過孔；延遲線3構成附加的電流通路。在制造上，該異面延遲線對跖維瓦爾第脈沖天線的制造工藝可以采用半導體工藝、陶瓷工藝、激光工藝或印刷電路工藝。對跖輻射貼片1由導電性能好的導體材料構成， 介質基板4要使用損耗盡可能低的介質材料。延遲線3印制、蝕刻或者放置在介質基板4 上，或懸浮在介質基板4上面的空氣中。延遲線3采用發夾形，使得延遲線3有足夠的長度，以保證脈沖能量在延遲線上的傳播時間大于所需要的拖尾脈沖相對于主輻射脈沖的延遲時間；延遲線3也可以采用其它的布線形式，只要延遲線3的長度足夠長；延遲線3發夾形的長線段方向與天線主輻射方向一致，以減小發夾形延遲線3的輻射對天線的影響；發夾形延遲線3的相鄰小段之間的線距也要小一些以保證延遲線3有足夠的長度。根據以上所述，便可實現本發明。
權利要求
1.一種異面延遲線電阻加載對跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于該天線由對跖輻射貼片(1)、微帶饋線(2)、延遲線(3)和介質基板(4)所構成，兩個對跖輻射貼片(1)分別位于介質基板(4)兩面，兩個貼片(1)相對的兩個邊緣(5)張開形成喇叭形開口，對跖輻射貼片 (1)末端開口最大處是天線輻射末端(6);與開口相反的另一方向為天線的傳輸段(7);微帶饋線(2 ) —端是天線饋電端(10 )，另一端從側邊與天線傳輸段(7 )連接；每個對跖輻射貼片 (1)在其介質基板(4 )背面都分別有數條延遲線(3 )；延遲線(3 ) 一端經金屬化過孔(11)與輻射末端(6)連接，另一端開路。
2.根據權利要求1所述的異面延遲線電阻加載對跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于延遲線(3)印制、蝕刻在介質基板(4)上，或放置在介質基板上或懸浮在空氣中。
3.根據權利要求1所述的異面延遲線電阻加載對跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于天線的傳輸段(7)的一端與天線的輻射段(8)相連，另一端與微帶饋線(2)連接。
4.根據權利要求1或2所述的異面延遲線電阻加載對跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于延遲線(3)的長度足夠長，以保證脈沖能量在延遲線上的傳播時間大于所需要的拖尾脈沖相對于主輻射脈沖的延遲時間，延遲線(3)的長度方向與天線的主輻射方向平行。
5.根據權利要求1或2所述的異面延遲線電阻加載對跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于延遲線(3 )的位置不對天線在主輻射方向的輻射形成遮擋。
全文摘要
異面延遲線對跖維瓦爾第脈沖天線涉及一種天線，尤其一種延遲線加載脈沖天線。該天線由對跖輻射貼片(1)、微帶饋線(2)、延遲線(3)和介質基板(4)構成，兩塊對跖輻射貼片(1)位于介質基板(4)兩面，兩輻射貼片(1)相對的邊緣(5)張開形成喇叭形開口，輻射貼片(1)末端開口最大處是天線輻射末端(6)；開口另一方向為天線傳輸段(7)；微帶饋線(2)一端是饋電端(10)，另一端與天線傳輸段(7)連接；每個對跖輻射貼片(1)在其介質基板(4)背面都有數條延遲線(3)；延遲線(3)一端經金屬化過孔(11)與輻射末端(6)連接，另一端開路。該天線可延遲拖尾脈沖的出現時間。
文檔編號H01Q1/36GK102361168SQ201110318820
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月20日 優先權日2011年10月20日
發明者殷曉星, 王靜, 趙洪新 申請人:東南大學