一种半模毫米波极化探测辐射计制造技术

技术编号:18448035 阅读:33 留言:0更新日期:2018-07-14 11:38
一种半模毫米波极化探测辐射计,至少包括有四层结构,从上至下分别为所述覆盖层、第一金属层、介质基板以及第二金属层;其特征在于,所述第一金属层上设置有上排第一极化辐射单元以及下排第二极化辐射单元,所述第一极化辐射单元以及所述第二极化辐射单元呈周期性规则的排列;兼顾了传统辐射计在线极化以及圆极化在辐射系统中的优势性能,将圆极化和线极化波通过合理设计发挥出最佳性能,创造性的将其设置一半模基片集成波导上,在毫米波波段内形成比较完善的扫测工作性能,并且解决了传统辐射阵列需要的复杂组件和构造,使用半模基片集成波导结构,更进一步减小了辐射计体积,在拥有更宽的扫测带宽,并有效抑制副瓣,获得良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种半模毫米波极化探测辐射计
本专利技术属于无线通信领域,更具体的说,涉及一种用于目标探测的极化辐射计。
技术介绍
随着微波技术的发展,现代微波技术的研究正在进入频谱资源更加丰富的毫米波频段,当前毫米波技术的研究已经覆盖了通信,遥感,医疗等诸多领域。毫米波烟感探测技术可利用电磁波的反射、折射等特性对被测目标实现定位、追踪、测距等功能,在气象、军事以及当前热门的无人驾驶等领域有着重要的应用价值。早先的现有技术中对毫米波目标探测识别的应用研究主要还集中在相控阵雷达、多天线扫测等,主要集中在一些军事应用中;后来发展到近代,国内一些专家学者逐渐开始研究波导缝隙阵列、基片集成波导等相关领域,实现不少关于宽角度、低副瓣的天线案例。基片集成波导的选择日趋增多还得益于现有电子设备的逐渐微型化需求,在微型化的设备中,空间变得日益拥挤,弥足珍贵,易于系统集成往往能够决定器件是否能使用。当前学者们提出的不少毫米波探测识别辐射计中,往往通过复杂的慢波结构进行重复累加或者大规模叠阵设置,这样可以获得更好的增益效果和更高扫测分辨率,但是复杂的机构往往容易导致难于集成,出现问题之后也较难发现,及时通过强制集成的方法,辐射计的扫测角度、增益稳定性都会打折扣,无法实现稳定的测扫功能。另外,当前使用在目标识别信号传送的极化方式有两种标准:线极化和圆极化,利用垂直极化(v)与水平极化(H)、左旋圆极化(L)和右旋圆极化(R),圆极化波在雨、雪、大气中的衰减小,穿透电离层能力强,不受地球两极磁场产生的法拉第效应,安装调试简单(不用调整极化);而制造性能较好的线极化高频头比圆极化要容易的多,其效率较高,线极化10GHz以上频段法拉第效应甚微,在中纬度地区广泛应用,缺点是需调整极化。所以当前诸多辐射计在用于极化辐射时,为了能够兼顾获得的两种辐射极化效果,也存在相当多的多极化辐射计结构,例如选择调节入射电磁波的入激信号相位及幅度,实现线极化或圆极化的辐射,然而工作时都仅仅限于一种极化电磁波的辐射,同时列出两种或者多种极化的辐射计仍未出现,这限制了不同极化电磁波识别的作用空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于目标探测的极化辐射计,用于解决上述技术问题,改善了传统大规模阵列的复杂度,简化模型并设计简单、性能完备的扫测设备。基于此本专利技术设计一种基于半模基片集成波导的毫米波极化探测辐射计,至少包括有四层结构,从上至下分别为所述覆盖层、第一金属层、介质基板以及第二金属层;其特征在于,所述第一金属层上设置有第一极化辐射单元以及第二极化辐射单元,所述第一极化辐射单元以及所述第二极化辐射单元呈周期性规则的排列;所述极化探测辐射计的第一金属层上还设置有输入端口,通过所述输入端口连接所述第一金属层的极化辐射单元,另外还具有输出端口,电磁波信号经由极化辐射单元后从输出端口输出;所述第一金属层上设有若干金属通孔,若干金属通孔透过所述介质基板连接所述第二金属层。优选的,所述第一金属层上的第一极化辐射单元包括有4个弯折缝隙单元,所述4个弯折缝隙单元为刻蚀在第一金属层上的弯折缝隙结构,所述4个弯折缝隙单元尺寸相同,该弯折缝隙单元用作辐射线极化扫描电磁波;所述弯折缝隙单元结构类似由两个“U”型槽通过“一”字型槽进行连接,所述槽的端口部位以及外侧拐角弯折处,都使用切角弯折结构,有益于电磁波能量的衍射,提升辐射计整体增益;所述弯折缝隙单元的缝隙槽的切角弯折角度θ为45-60度,所述“U”型槽的外侧边长度为a,其与“U”型槽外底边长相等,所述“一”字槽的外侧长度也与该外底边长相等;所述“U”型槽相邻的两侧边之间的距离相等,距离为b;所述“U”型槽的非切角部分的缝隙宽度相等,尺寸为f;其中f<b<2f<a<3f。优选的,所述第一金属层上的第二极化辐射单元包括有5个交叉缝隙单元,所述5个交叉缝隙单元为刻蚀在第一金属层上的交叉缝隙结构,所述5个交叉缝隙单元按照缝隙尺寸的宽度周期性进行排列,通过该交叉缝隙单元,输入端口馈入电磁信号时能够产生圆极化扫描电磁波;所述交叉缝隙单元为一“十”字型结构,由两条垂直平分的等宽缝隙交叉而成,所述交叉缝隙单元的缝隙宽度为m,所述交叉缝隙单元的缝隙长度为m+2n,其中n为所述“十”字型缝隙结构一枝的长度。优选的,所述交叉缝隙单元以及所述弯折缝隙单元的排列规则为:所述交叉缝隙单元有大小两种尺寸,两种尺寸的所述交叉缝隙单元间隔排列;所述4个弯折缝隙单元分列在由5个交叉缝隙单元形成的四个间隔空间内。优选的,所述第二金属层的两翼设置有裙边,该裙边可以向上或者向下进行弯折。优选的,所述输入端口与下方介质基板以及所述第二金属层之间形成一馈电输入端面,所述输入端口在所述第一金属层上呈现为两级梯形过渡微带结构;所述输出端口与下方介质基板以及所述第二金属层之间形成一馈电输出端面,所述输出端口在所述第一金属层上呈现为两级梯形过渡微带结构。优选的,所述输入输出端口与极化辐射单元连接处设置有一菱形结构的耦合单元,所述耦合单元对输入输出端口进行信号相位调谐,针对不同信号的选择分析,可以设置不同的耦合单元结构,所述耦合单元优选的通过设置金属通孔规律的排列而成。优选的,所述弯折缝隙单元的缝隙槽的切角弯折角度θ优选为45-60度。本专利技术的有益效果为:兼顾了传统辐射计在线极化以及圆极化在辐射系统中的优势性能,将圆极化和线极化波通过合理设计发挥出最佳性能,创造性的将其设置一半模基片集成波导上,在毫米波波段内形成比较完善的扫测工作性能,并且解决了传统辐射阵列需要的复杂组件和构造,使用半模基片集成波导结构,更进一步减小了辐射计体积,在拥有更宽的扫测带宽,并有效抑制副瓣,获得良好的应用前景。附图说明图1是本专利技术辐射计外结构的侧视图图2是本专利技术辐射计第一金属层上的缝隙单元及通孔排列布局图3是本专利技术辐射计介质基板上的通孔布局图4是本专利技术辐射计两种极化辐射缝隙单元的排列布局图5是本专利技术辐射计弯折缝隙单元的结构设计图图6是本专利技术辐射计弯折缝隙单元的其他可替代方式图7是本专利技术辐射计交叉缝隙单元的结构设计图图8是本专利技术辐射计工作的频率响应图谱。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想,所以图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。传统的目标扫测辐射计通常由多个辐射单元或者多组辐射阵列组成,利用功分结构将多个辐射单元并列成均匀平面阵列,实现辐射计的频率环扫,利用馈电端口相位及幅度的调节,使得辐射计在远场区主辐射波束偏离原方向,与辐射波束指向频率对应。正常的大气环境或者辐射计工作的系统环境中,辐射计容易受到外界的影响,这就要求辐射计本身需要良好的频域特性或者极化特性,较低的透波反射、较高接收率、较低的副瓣、稳定有效的方向性都很必本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种半模毫米波极化探测辐射计,至少包括有四层结构,从上至下分别为所述覆盖层、第一金属层、介质基板以及第二金属层;其特征在于,所述第一金属层上设置有第一极化辐射单元以及第二极化辐射单元,所述第一极化辐射单元以及所述第二极化辐射单元呈周期性规则的排列;所述极化探测辐射计的第一金属层上还设置有输入端口,通过所述输入端口连接所述第一金属层的极化辐射单元,另外还具有输出端口,电磁波信号经由极化辐射单元后从输出端口输出;所述第一金属层上设有若干金属通孔,若干金属通孔透过所述介质基板连接所述第二金属层;所述第一金属层上的第一极化辐射单元包括有4个弯折缝隙单元,所述4个弯折缝隙单元为刻蚀在第一金属层上的弯折缝隙结构,所述4个弯折缝隙单元尺寸相同,该弯折缝隙单元用作辐射线极化扫描电磁波;所述弯折缝隙单元结构类似由两个“U”型槽通过“一”字型槽进行连接,所述槽的端口部位以及外侧拐角弯折处,都使用切角弯折结构,有益于电磁波能量的衍射,提升辐射计整体增益;所述弯折缝隙单元的缝隙槽的切角弯折角度θ为45‑60度,所述“U”型槽的外侧边长度为a,其与“U”型槽外底边长相等,所述“一”字槽的外侧长度也与该外底边长相等;所述“U”型槽相邻的两侧边之间的距离相等,距离为b;所述“U”型槽的非切角部分的缝隙宽度相等,尺寸为f;其中f...

【技术特征摘要】
1.一种半模毫米波极化探测辐射计,至少包括有四层结构,从上至下分别为所述覆盖层、第一金属层、介质基板以及第二金属层;其特征在于,所述第一金属层上设置有第一极化辐射单元以及第二极化辐射单元,所述第一极化辐射单元以及所述第二极化辐射单元呈周期性规则的排列;所述极化探测辐射计的第一金属层上还设置有输入端口,通过所述输入端口连接所述第一金属层的极化辐射单元,另外还具有输出端口,电磁波信号经由极化辐射单元后从输出端口输出;所述第一金属层上设有若干金属通孔,若干金属通孔透过所述介质基板连接所述第二金属层;所述第一金属层上的第一极化辐射单元包括有4个弯折缝隙单元,所述4个弯折缝隙单元为刻蚀在第一金属层上的弯折缝隙结构,所述4个弯折缝隙单元尺寸相同,该弯折缝隙单元用作辐射线极化扫描电磁波;所述弯折缝隙单元结构类似由两个“U”型槽通过“一”字型槽进行连接,所述槽的端口部位以及外侧拐角弯折处,都使用切角弯折结构,有益于电磁波能量的衍射,提升辐射计整体增益;所述弯折缝隙单元的缝隙槽的切角弯折角度θ为45-60度,所述“U”型槽的外侧边长度为a,其与“U”型槽外底边长相等,所述“一”字槽的外侧长度也与该外底边长相等;所述“U”型槽相邻的两侧边之间的距离相等,距离为b;所述“U”型槽的非切角部分的缝隙宽度相等,尺寸为f;其中f<b<2f<a<3f。2.如权利要求1所述的半模毫米波极化探测辐射计,其特征在于,所述第一金属层上的第二极化辐射单元包括有5个交叉缝隙单元,所述5个交叉缝隙单元为刻蚀在第一金属层上的交叉缝隙结构,所述5个交叉缝隙单元按...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨锦
申请(专利权)人:淮阴师范学院
类型:发明
国别省市:江苏,32

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