一种S波段超宽带穿墙雷达天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种S波段超宽带穿墙雷达天线，包括发射天线和接收天线，所述发射天线和接收天线对称设置于雷达两端；所述发射天线和接收天线结构相同；所述发射天线包括介质基板，及单面覆着于介质基板上的主辐射体，及覆着于介质基板其另一面的金属地，及贯穿安装于介质基板上的馈电线；所述金属地与介质基板其底部相连接；所述馈电线为一同轴线，且其外导体与金属地相接，其内导体穿过介质基板后与主辐射体相接；本实用新型专利技术的S波段超宽带穿墙雷达天线，在满足穿墙雷达系统总体尺寸的要求下，不仅能够解决现有技术中天线结构复杂、尺寸大、波束宽度窄等问题，还能提高收发天线的隔离度。

【技术实现步骤摘要】
一种S波段超宽带穿墙雷达天线
本技术涉及一种S波段超宽带穿墙雷达天线，属于雷达及通信

技术介绍
雷达（Radar）一词源于无线电检测和测量距离（RadioDetectionandRanging）的英文缩写，雷达最本质的应用就是检测目标的存在与否和探测目标的距离。穿墙雷达作为其中较为经典的应用，它能够穿透非金属墙壁，对墙壁后面的静止或者运动的目标进行探测、定位和跟踪，从而较大程度地提高在生命救援和反恐斗争等复杂环境下的感知探测能力；美国联邦通信委员(FCC,FederalCommunicationsCommission)定义超宽带信号为相对带宽(信号带宽与中心频率之比)大于20%，或3dB带宽不小于500MHz的信号；超宽带波形雷达的优点就是能获取不同大小物体的散射特征，即相对于窄带信号雷达，其拥有更高的目标检测和识别能力。天线作为雷达系统的重要组成部分，因此国内外对于穿墙雷达天线也做了大量的工作；主要有：美国田纳西大学设计了两款不同类型的Vivaldi天线阵应用于超宽带穿墙雷达系统，第一种是16×16单元的8GHz~12GHz的对钟槽天线；第二种是8单元的2GHz~4GHz的Vivaldi天线；土耳其高校采用印制宽带槽天线阵应用于超宽带穿墙雷达系统，该天线实现了带宽为2.73GHz~10.93GHz，该阵列大小为76mm×54mm；比利时一所大学设计出可穿戴的多普勒穿墙雷达系统，该系统采用的天线是微带贴片天线阵列，采用的频率是2.35GHz，该天线的通过波束扫描实现±15˚扫描角度；中国科技大学设计一款应用于IR-UWB（ImpulseRadio-UltraWideBand）的穿墙探测雷达的蝶形天线，该天线的S11参数的带宽范围为0.8GHz~2.3GHz，通过加反射器在带宽范围内实现了120˚~145˚的大波束，该天线尺寸为315mm×152mm；然而，这些天线存在尺寸大或是结构复杂、制造困难，不能够满足单兵手持穿墙雷达天线的要求；本技术的S波段超宽带穿墙雷达天线设计采用了U型开槽方法，同时结合接地板开槽技术最终达到了展宽频带和缩小尺寸的目的。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提出了一种S波段超宽带穿墙雷达天线，在满足穿墙雷达系统总体尺寸的要求下，不仅能够解决现有技术中天线结构复杂、尺寸大、波束宽度窄等问题，还能提高收发天线的隔离度。本技术的S波段超宽带穿墙雷达天线，包括发射天线和接收天线，所述发射天线和接收天线对称设置于雷达两端，且分别相对雷达130mm；所述发射天线和接收天线结构相同；所述发射天线包括介质基板，及单面覆着于介质基板上的主辐射体，及覆着于介质基板其另一面的金属地，及贯穿安装于介质基板上的馈电线；所述介质基板为长方体结构的底板；所述主辐射体为一中央开设有U型槽的矩形金属贴片；所述U型槽其槽臂长与主辐射体其窄边平行，U型槽其槽臂底与主辐射体其长边平行；所述金属地为一矩形结构的铝板；所述金属地与介质基板其底部相连接；所述馈电线为一同轴线，且其外导体与金属地相接，其内导体穿过介质基板后与主辐射体相接；所述馈电线其内导体与主辐射体连接处位于U型槽其开口处，从而辐射电磁波来进行信号的发射与接收；所述金属地其长边、介质基板其短边及主辐射体其短边互相平行，所述金属地其短边、介质基板其长边及主辐射体其长边互相平行。作为优选的实施方案，所述介质基板由Arlon-AD1000材料制成，且其介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02；所述介质基板其厚度为4.3mm，长边为33mm，窄边为24mm。作为优选的实施方案，所述馈电线其内导体半径为0.415mm，外导体半径为2.66mm。进一步地，所述馈电线其中心位于主辐射体中心且偏离U型槽其槽臂底方向0.2mm处。作为优选的实施方案，所述主辐射体其长边为26.8mm，宽边为18.8mm，厚度为18至25um，即覆着在介质基板上金属层厚度为18至25um。作为优选的实施方案，所述U型槽其槽臂长10.86mm，槽臂底9.82mm，槽臂缝隙宽0.79mm。作为优选的实施方案，所述金属地其厚度为1mm，长边为33mm，宽度为37mm。本技术与现有技术相比较，本技术的S波段超宽带穿墙雷达天线，馈电线馈电的参数优化组合设计易于加工与集成外部元器件，且便于实现从馈电线到主辐射体之间的阻抗调控；半功率波束宽度在104°以上，提高了穿墙雷达的扫描角度范围；馈电线与主辐射体的参数优化组合设计，在保证宽波束的前提下展宽阻抗带宽，使得3至3.5GHz全频段的能量得到充分利用；通过对U型槽结构与主辐射体及金属地的参数优化组合设计，缩小了天线整体尺寸，改善了超宽带范围内远场方向图的一致性和稳定性，防止高频段方向图的分裂和变向情形；接收天线和发射天线采用同极化放置，相距130mm，有效提高了接收天线和发射天线的隔离度，使得3至3.5GHz天线隔离度低于-28.116dB。附图说明图1是本技术的整体结构示意图。图2是本技术的发射天线的俯视结构示意图。图3是本技术的发射天线的仰视结构示意图。图4是本技术的发射天线的侧视结构示意图。图5是本技术的B-B剖视结构示意图。图6是本技术的驻波比测试示意图。图7是本技术的各频点归一化方向图的实测结果示意图。图8是本技术的隔离度测试示意图。附图中各部件标注为：A-发射天线，B-接收天线，1-介质基板，2-主辐射体，3-金属地，4-馈电线，5-U型槽。具体实施方式如图1至图5所示的S波段超宽带穿墙雷达天线，包括发射天线A和接收天线B，所述发射天线A和接收天线B对称设置于雷达两端，且分别相对雷达130mm；所述发射天线A和接收天线B结构相同；所述发射天线A包括介质基板1，及单面覆着于介质基板1上的主辐射体2，及覆着于介质基板2其另一面的金属地3，及贯穿安装于介质基板2上的馈电线4；所述介质基板1为长方体结构的底板；所述主辐射体2为一中央开设有U型槽5的矩形金属贴片；所述U型槽5其槽臂长与主辐射体2其窄边平行，U型槽5其槽臂底与主辐射体2其长边平行；所述金属地3为一矩形结构的铝板；所述金属地3与介质基板1其底部相连接；所述馈电线4为一同轴线，且其外导体与金属地3相接，其内导体穿过介质基板1后与主辐射体2相接；所述馈电线4其内导体与主辐射体2连接处位于U型槽5其开口处，从而辐射电磁波来进行信号的发射与接收；所述金属地3其长边、介质基板1其短边及主辐射体2其短边互相平行，所述金属地3其短边、介质基板1其长边及主辐射体2其长边互相平行。所述介质基板1由Arlon-AD1000材料制成，且其介电常数为4.4，损耗角正切值为0.02；所述介质基板1其厚度为4.3mm，长边为33mm，窄边为24mm。所述馈电线4其内导体半径为0.415mm，外导体半径为2.66mm。所述馈电线4其中心位于主辐射体2中心且偏离U型槽5其槽臂底方向0.2mm处。所述主辐射体2其长边为26.8mm，宽边为18.8mm，厚度为18至25um。。所述U型槽5其槽臂长10.86mm，槽臂底9.82mm，槽臂缝隙宽0.79mm。所述金属地3其厚度为1mm，长边为33mm，宽度为37mm。本技术的S波段超宽带穿墙雷达天线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种S波段超宽带穿墙雷达天线，包括发射天线和接收天线，其特征在于：所述发射天线和接收天线对称设置于雷达两端，且分别相对雷达130mm；所述发射天线和接收天线结构相同；所述发射天线包括介质基板，及单面覆着于介质基板上的主辐射体，及覆着于介质基板其另一面的金属地，及贯穿安装于介质基板上的馈电线；所述介质基板为长方体结构的底板；所述主辐射体为一中央开设有U型槽的矩形金属贴片；所述U型槽其槽臂长与主辐射体其窄边平行，U型槽其槽臂底与主辐射体其长边平行；所述金属地为一矩形结构的铝板；所述金属地与介质基板其底部相连接；所述馈电线为一同轴线，且其外导体与金属地相接，其内导体穿过介质基板后与主辐射体相接；所述馈电线其内导体与主辐射体连接处位于U型槽其开口处；所述金属地其长边、介质基板其短边及主辐射体其短边互相平行，所述金属地其短边、介质基板其长边及主辐射体其长边互相平行。

【技术特征摘要】
1.一种S波段超宽带穿墙雷达天线，包括发射天线和接收天线，其特征在于：所述发射天线和接收天线对称设置于雷达两端，且分别相对雷达130mm；所述发射天线和接收天线结构相同；所述发射天线包括介质基板，及单面覆着于介质基板上的主辐射体，及覆着于介质基板其另一面的金属地，及贯穿安装于介质基板上的馈电线；所述介质基板为长方体结构的底板；所述主辐射体为一中央开设有U型槽的矩形金属贴片；所述U型槽其槽臂长与主辐射体其窄边平行，U型槽其槽臂底与主辐射体其长边平行；所述金属地为一矩形结构的铝板；所述金属地与介质基板其底部相连接；所述馈电线为一同轴线，且其外导体与金属地相接，其内导体穿过介质基板后与主辐射体相接；所述馈电线其内导体与主辐射体连接处位于U型槽其开口处；所述金属地其长边、介质基板其短边及主辐射体其短边互相平行，所述金属地其短边、介质基板其长边及主辐射体其长边互相平行。2.根据权利要求1所述的S波段超宽带穿墙雷达天线，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学田，吕佳欢，朱小英，程雷，
申请(专利权)人：河北锋彩科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13