CN116565528A - 一种探地雷达超宽带天线及探地雷达*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种探地雷达超宽带天线及探地雷达***，包括两个微带贴片、天线介质板、第一金属导电回路及第二金属导电回路；两个微带贴片对称设置在天线介质板的上表面；其中，两个微带贴片的前端之间设置有馈电缝隙，两个微带贴片的末端分别与天线介质板的两个短边部平齐；第一金属导电回路与第二金属导电回路对称设置在天线介质板的两个短边部；其中，第一金属导电回路垂直设置在第一个微带贴片的末端上部，第二金属导电回路垂直设置在第二个微带贴片的末端上部；本发明利用金属导电回路有效增加电流路径，拓展天线低频带宽，满足超宽带要求；同时，降低了天线的工作中心频率，实现探地雷达天线的小型化处理，便于利于探地雷达***的集成测试。
Description
技术领域
本发明属于天线技术领域，特别涉及一种探地雷达超宽带天线及探地雷达***。
背景技术
探地雷达***，具有无损探测，高效率，高分辨率及结果直观等优点；探地雷达***早期应用主要是来探测低介电损耗的物质，例如对极地冰层和对煤矿的探测；随着对探地雷达技术和设备的研究不断深入，逐渐发展到对高介电损耗物质的探测；例如，对复杂岩层的探测；由于探地雷达***应用领域的扩展，已经远远超出了“探地”的范畴，在地质勘探、考古、搜救以及军事排查等领域都有广泛应用；到目前为止，探地雷达***已经成为解决地下探测问题的最优解决方案，获得了各领域专家的关注与研究。
天线作为探地雷达***中收发信号的关键组成部分，对于整个***的探测性能起到关键性作用；高频电磁波对应较高的分辨率，但探测深度浅；反之，低频电磁波虽然探测分辨率较低，但能获得较大的探测深度；因此，探地雷达天线一般工作在较低的频段，且工作频率和探测深度成反比；其次，不同于其他天线的工作环境，由于探测范围在地下，探地雷达天线还需要考虑与地面耦合等因素；探地雷达天线还要求超宽带，低振铃响应等，有些情况还要求天线要有方向特性；其中，低振铃响应是探地雷达***的天线特有的性能指标，能保证脉冲信号的有效辐射以及回波信号的提取分析；目前，由于天线的尺寸与频率成反比，导致低频时天线的尺寸过大，不利于***集成与实际测试；因此，亟需对天线进行小型化设计来尽可能减小探地雷达***整体体积。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种探地雷达超宽带天线及探地雷达***，以解决现有低频探地雷达天线尺寸过大，不利于***集成测试的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种探地雷达超宽带天线，包括两个微带贴片、天线介质板、第一金属导电回路及第二金属导电回路；
两个所述微带贴片对称设置在所述天线介质板的上表面；其中，两个所述微带贴片的前端之间设置有馈电缝隙，两个所述微带贴片的末端分别与天线介质板的两个短边部平齐；
所述第一金属导电回路与所述第二金属导电回路对称设置在所述天线介质板的两个短边部；其中，所述第一金属导电回路垂直设置在第一个微带贴片的末端上部，所述第二金属导电回路垂直设置在第二个微带贴片的末端上部。
进一步的，两个所述微带贴片的结构相同，均包括圆形贴片及梯形贴片；所述圆形贴片靠近所述天线介质板的上表面中心设置，所述梯形贴片设置在所述圆形贴片与所述天线介质板的短边部之间。
进一步的，所述梯形贴片的两个斜边分别与所述圆形贴片的两侧相切设置，所述梯形贴片的短边尺寸与所述圆形贴片的直径尺寸相等，且所述梯形贴片的短边通过所述圆形贴片的圆心；所述梯形贴片的长边尺寸与所述天线介质板的短边部尺寸相等，所述梯形贴片的长边与所述天线介质板的短边部重合平齐设置。
进一步的，所述圆形贴片的半径为80-85mm。
进一步的，所述天线介质板采用环氧树脂板，所述天线介质板的厚度为1.6mm。
进一步的，所述馈电缝隙的宽度为1.6mm。
进一步的，所述第一金属导电回路和所述第二金属导电回路的结构相同，均采用下端开口的矩形金属框；
所述下端开口的矩形金属框包括依次相连的第一金属杆、第二金属杆及第三金属杆，所述第一金属杆与所述第三金属杆平行设置在所述天线介质板的短边部；其中，所述第一金属杆的一端与所述微带贴片的末端上部一侧垂直相连，所述第三金属杆的一端与所述微带贴片的末端上部另一侧垂直相连；所述第二金属杆与所述天线介质板的短边部平行设置，所述第二金属杆的一端与所述第一金属杆的另一端垂直相连，所述第二金属杆的另一端与所述第三金属杆的另一端垂直相连。
进一步的，所述下端开口的矩形金属框的宽度与所述天线介质板的短边部尺寸相同，所述下端开口的矩形金属框的高度为150-170mm。
进一步的，所述第一金属杆与所述微带贴片的末端上部之间以及所述第二金属杆与所述微带贴片的末端上部之间均设置有电阻；其中，所述电阻的一端与所述微带贴片的末端上部相连，所述电阻的另一端与所述第一金属杆或所述第二金属杆相连；其中，所述电阻的阻值为210-230Ω。
本发明还提供了一种探地雷达***，其特征在于，包括所述的一种探地雷达超宽带天线。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种探地雷达超宽带天线及探地雷达***，通过在天线介质板的上表面对称设置微带贴片，并在两个微带贴片之间设置馈电缝隙，用于天线的馈电；通过在微带贴片的末端设置垂直与天线介质板及微带贴片的金属导电回路；利用金属导电回路有效增加电流路径，从而拓展天线低频带宽，满足超宽带要求；同时，有效降低了天线的工作中心频率，实现对探地雷达天线的小型化处理，便于利于探地雷达***的集成测试。
进一步的，微带贴片采用圆形贴片并后接过渡的梯形贴片，以使天线拥有较小的输入阻抗和较为平滑的电流路径，便于实现超宽带。
进一步的，通过在金属杆与微带贴片的末端之间设置电阻，实现利用电阻将金属导电回路与微带贴片进行连接，能够有效吸收天线末端电流反射，降低天线末端结构上的不连续引起的电流反射，扩宽带宽实现超宽带；同时，有利于扼制探地雷达***中接收信号的拖尾时长，减小时域波形拖尾，有效提高了探地雷达***的探测精度。
附图说明
图1为实施例所述的探地雷达超宽带天线的俯视图；
图2为实施例所述的探地雷达超宽带天线的立体结构示意图；
图3为实施例所述的探地雷达超宽带天线的回波损耗测试结果图。
其中，1微带贴片，2天线介质板，3馈电缝隙，4第一金属导电回路，5第二金属导电回路，6第一电阻，7第二电阻，8第三电阻，9第四电阻；11圆形贴片，12梯形贴片。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种探地雷达超宽带天线，包括两个微带贴片1、天线介质板2、第一金属导电回路4、第二金属导电回路5及若干电阻；两个所述微带贴片1对称设置在所述天线介质板2的上表面；其中，两个所述微带贴片1的前端之间设置有馈电缝隙3，所述馈电缝隙3处设置有馈电接口，用于为天线进行馈电；两个所述微带贴片1的末端分别与所述天线介质板2的两个短边部平齐。
所述第一金属导电回路4与所述第二金属导电回路5对称设置在所述天线介质板2的两个短边部；其中，所述第一金属导电回路4垂直设置在第一个微带贴片的末端上部，所述第二金属导电回路5垂直设置在第二个微带贴片的末端上部；所述第一金属导电回路4和所述第二金属导电回路5的结构相同，均采用下端开口的矩形金属框；其中，所述下端开口的矩形金属框的下端一侧与所述微带贴片1的末端上部一侧相连，所述下端开口的矩形金属框的下端另一侧与所述微带贴片1的末端上部另一侧相连。
所述电阻设置在所述下端开口的矩形金属框与所述微带贴片1的末端上部之间，所述电阻的一端与所述下端开口的矩形金属框相连，所述电阻的另一端与所述微带贴片1的末端上部相连。
本发明还提供了一种探地雷达***，包括探地雷达本体及天线；其中，所述天线采用上述的探地雷达超宽带天线；具体结构此处不再赘述。
工作原理：
本发明所述的探地雷达超宽带天线，通过在天线介质板的上表面对称设置微带贴片，并在两个微带贴片之间设置馈电缝隙，用于对天线进行馈电；采用在微带贴片两侧末端分别设置金属导电回路，能够有效增加电流路径从而拓展天线低频带宽，降低天线工作中心频率，实现天线小型化处理；金属导电回路和微带贴片之间通过四个等值电阻进行连接，能够有效吸收天线末端电流反射，扩宽了带宽，实现超宽带，有利于扼制探地雷达***中接收信号的拖尾时长，进一步提高了探地雷达***的探测精度。
实施例
如附图1-2所示，本实施例提供了一种探地雷达超宽带天线，包括两个微带贴片1、天线介质板2、第一金属导电回路4、第二金属导电回路5、馈电接口、第一电阻6、第二电阻7、第三电阻8及第四电阻9。
两个所述微带贴片1对称设置在所述天线介质板2的上表面；其中，第一个微带贴片位于所述天线介质板2的上表面一侧，第二个微带贴片位于所述天线介质板2的上表面另一侧；两个微带贴片1的前端分别位于所述天线介质板2的短轴中心线两侧，两个所述微带贴片1的末端分别与所述天线介质板2的两个短边部平齐；两个所述微带贴片1的前端之间设置有馈电缝隙3；其中，所述馈电缝隙3处设置有馈电接口，用于对天线进行馈电。
所述第一金属导电回路4与所述第二金属导电回路5对称设置在所述天线介质板2的两个短边部；其中，所述第一金属导电回路4垂直设置在第一个微带贴片的末端上部，所述第二金属导电回路5垂直设置在第二个微带贴片的末端上部。
本实施例中，两个所述微带贴片1的结构相同，均包括圆形贴片11及梯形贴片12；所述圆形贴片11靠近所述天线介质板2的上表面中心设置，所述梯形贴片12设置在所述圆形贴片11与所述天线介质板2的短边部之间。
具体的，所述圆形贴片11的前端靠近所述天线介质板2的上表面中心设置，所述梯形贴片12的前端与所述圆形贴片11的末端相连；所述梯形贴片12的两个斜边分别与所述圆形贴片11的两侧相切设置，所述梯形贴片12的短边与长边均与所述天线介质板2的短边部平行；其中，所述梯形贴片12的短边尺寸与所述圆形贴片11的直径尺寸相等，且所述梯形贴片12的短边通过所述圆形贴片11的圆形；即，所述梯形贴片12的短边与所述圆形贴片11中其中一个直径重合，且该直径与所述天线介质板2的短边部平行；所述梯形贴片12的长边尺寸与所述天线介质板2的短边部尺寸相等，所述梯形贴片12的长边与所述天线介质板2的短边部重合平齐设置。
本实施例中，所述第一金属导电回路4与所述第二金属导电回路5的结构相同，均采用下端开口的矩形金属框；其中，所述下端开口的矩形金属框包括依次相连的第一金属杆、第二金属杆及第三金属杆，所述第一金属杆与所述第三金属杆平行设置在所述天线介质板2的短边部；其中，所述第一金属杆的一端与所述微带贴片1的末端上部一侧垂直相连，所述第三金属杆的一端与所述微带贴片1的末端上部另一侧垂直相连；所述第二金属杆的短边部平行设置，所述第二金属杆设置在所述第一金属杆与所述第二金属杆之间；其中，所述第二金属杆的一端与所述第一金属杆的另一端垂直相连，所述第二金属杆的另一端与所述第三金属杆的另一端垂直相连；所述第一金属杆与所述微带贴片1的末端上部之间以及所述第二金属杆与所述微带贴片1的末端上部之间均设置有电阻；其中，所述电阻的一端与所述微带贴片1的末端上部相连，所述电阻的另一端与所述第一金属杆或所述第二金属杆相连。
具体的，在所述第一金属导电回路4中，第一金属杆与第三金属杆竖向平行设置，并对称设置在所述天线介质板2的左侧短边部；第一金属杆的下端与第一个微带贴片的末端上部一侧垂直相连，第三金属杆的下端与第一个微带贴片的末端上部另一侧垂直相连；其中，第一金属杆的下端与第一个微带贴片的末端之间设置有第一电阻6，第三金属杆的下端与第一个微带贴片的末端之间设置有第二电阻7；第二金属杆水平设置在所述天线介质板2的左侧短边部上方，并置于第一金属杆的上端与第三金属杆的上端之间。
具体的，在所述第二金属导电回路5中，第一金属杆与第三金属杆竖向平行设置，并对称设置在所述天线介质板2的右侧短边部；第一金属杆的下端与第二个微带贴片的末端上部一侧垂直相连，第三金属杆的下端与第二个微带贴片的末端上部另一侧垂直相连；其中，第一金属杆的下端与第二个微带贴片的末端之间设置有第三电阻8，第三金属杆的下端与第二个微带贴片的末端之间设置有第四电阻9；第二金属杆水平设置在所述天线介质板2的右侧短边部上方，并置于第一金属杆的上端与第三金属杆的上端之间。
结构参数说明：
本实施例中，所述圆形贴片11的半径为80-85mm；所述天线介质板2采用环氧树脂板，所述天线介质板2的厚度为1.6mm；所述馈电缝隙3位于所述天线介质板2的中心位置处，所述馈电缝隙3的宽度为1.6mm；所述下端开口的矩形金属框的宽度与所述天线介质板2的短边部尺寸相同，所述下端开口的矩形金属框的高度为150-170mm；优选的，第一金属杆、第二金属杆及第三金属杆均采用铜质杆件；所述第一电阻6、第二电阻7、第三电阻8及第四电阻9的阻值相同，均采用阻值为210-230Ω的电阻。
如附图3所示，附图3中给出了本实施例所述的探地雷达超宽带天线的回波损耗测试结果图；从附图3中可以看出天线-10dB带宽达到175-700MHz，实现了超宽带，能够应用于探地雷达超宽带***中。
本发明所述的探地雷达超宽带天线及探地雷达***，通过在天线介质板的表面对称设置两个微带贴片，两个微带贴片之间预留馈电缝隙用于馈电；其中，微带贴片采用圆形贴片和梯形贴片的组合形式；其中，将梯形贴片的两个斜边与圆形贴片的两侧相切设置，梯形贴片的短边长度与圆半径相关，梯形贴片的长边长度与天线介质板的宽度一致；在天线馈电端，采用微带采用平滑的圆形贴片，在圆形贴片的末端连接过渡的梯形贴片，使得天线拥有较小的输入阻抗和较为平滑的电流路径，更容易实现超宽带。
本发明种，在两个微带贴片的末端分别设置垂直与天线介质板的金属导电回路，将金属导电回路的宽度与天线介质板的宽度相同设置，有效增加电流路径从而拓展天线低频带宽，降低天线工作中心频率，实现天线小型化；在金属导电回路与梯形贴片的末端之间设置电阻，用于吸收天线末端的电流，可以有效降低天线末端结构上的不连续引起的电流反射，减小时域波形拖尾。
上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。
Claims (10)
1.一种探地雷达超宽带天线，其特征在于，包括两个微带贴片(1)、天线介质板(2)、第一金属导电回路(4)及第二金属导电回路(5)；
两个所述微带贴片(1)对称设置在所述天线介质板(2)的上表面；其中，两个所述微带贴片(1)的前端之间设置有馈电缝隙(3)，两个所述微带贴片(1)的末端分别与天线介质板(2)的两个短边部平齐；
所述第一金属导电回路(4)与所述第二金属导电回路(5)对称设置在所述天线介质板(2)的两个短边部；其中，所述第一金属导电回路(4)垂直设置在第一个微带贴片的末端上部，所述第二金属导电回路(5)垂直设置在第二个微带贴片的末端上部。
2.根据权利要求1所述的一种探地雷达超宽带天线，其特征在于，两个所述微带贴片(1)的结构相同，均包括圆形贴片(11)及梯形贴片(12)；所述圆形贴片(11)靠近所述天线介质板(2)的上表面中心设置，所述梯形贴片(12)设置在所述圆形贴片(11)与所述天线介质板(2)的短边部之间。
3.根据权利要求2所述的一种探地雷达超宽带天线，其特征在于，所述梯形贴片(12)的两个斜边分别与所述圆形贴片(11)的两侧相切设置，所述梯形贴片(12)的短边尺寸与所述圆形贴片(11)的直径尺寸相等，且所述梯形贴片(12)的短边通过所述圆形贴片(11)的圆心；所述梯形贴片(12)的长边尺寸与所述天线介质板(2)的短边部尺寸相等，所述梯形贴片(12)的长边与所述天线介质板(2)的短边部重合平齐设置。
4.根据权利要求3所述的一种探地雷达超宽带天线，其特征在于，所述圆形贴片(11)的半径为80-85mm。
5.根据权利要求1所述的一种探地雷达超宽带天线，其特征在于，所述天线介质板(2)采用环氧树脂板，所述天线介质板(2)的厚度为1.6mm。
6.根据权利要求1所述的一种探地雷达超宽带天线，其特征在于，所述馈电缝隙(3)的宽度为1.6mm。
7.根据权利要求1所述的一种探地雷达超宽带天线，其特征在于，所述第一金属导电回路(4)和所述第二金属导电回路(5)的结构相同，均采用下端开口的矩形金属框；
所述下端开口的矩形金属框包括依次相连的第一金属杆、第二金属杆及第三金属杆，所述第一金属杆与所述第三金属杆平行设置在所述天线介质板(2)的短边部；其中，所述第一金属杆的一端与所述微带贴片(1)的末端上部一侧垂直相连，所述第三金属杆的一端与所述微带贴片(1)的末端上部另一侧垂直相连；所述第二金属杆与所述天线介质板(2)的短边部平行设置，所述第二金属杆的一端与所述第一金属杆的另一端垂直相连，所述第二金属杆的另一端与所述第三金属杆的另一端垂直相连。
8.根据权利要求7所述的一种探地雷达超宽带天线，其特征在于，所述下端开口的矩形金属框的宽度与所述天线介质板(2)的短边部尺寸相同，所述下端开口的矩形金属框的高度为150-170mm。
9.根据权利要求7所述的一种探地雷达超宽带天线，其特征在于，所述第一金属杆与所述微带贴片(1)的末端上部之间以及所述第二金属杆与所述微带贴片(1)的末端上部之间均设置有电阻；其中，所述电阻的一端与所述微带贴片(1)的末端上部相连，所述电阻的另一端与所述第一金属杆或所述第二金属杆相连；其中，所述电阻的阻值为210-230Ω。
10.一种探地雷达***，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的一种探地雷达超宽带天线。
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| CN202310629157.XA CN116565528A (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 一种探地雷达超宽带天线及探地雷达*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310629157.XA CN116565528A (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 一种探地雷达超宽带天线及探地雷达*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN116565528A true CN116565528A (zh) | 2023-08-08 |
Family
ID=87500044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202310629157.XA Pending CN116565528A (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 一种探地雷达超宽带天线及探地雷达*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN116565528A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116995434A (zh) * | 2023-08-22 | 2023-11-03 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种探地雷达超宽带天线 |
-
2023
- 2023-05-30 CN CN202310629157.XA patent/CN116565528A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116995434A (zh) * | 2023-08-22 | 2023-11-03 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种探地雷达超宽带天线 |
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