一种近场高斯波束探针制造技术

本发明专利技术公开了一种近场高斯波束探针，涉及近场探测天线技术领域，包括微波透镜、介质杆和金属激发器，所述介质杆由一根圆柱形介质棒沿其轴线环向切削而成，介质杆构成侧面不连续的两段，介质杆的一段为圆锥形，介质杆的另一段的端口设置有微波透镜，微波透镜和介质杆波导贴合安装，微波透镜为双凸透镜，所述介质杆圆锥端的端面上贴合安装有V形金属激发器，V形金属激发器的开口端面向微波透镜，V形金属激发器构成探针的馈电部分。该近场高斯波束探针，相对于传统的基于自由空间法的电磁参量测量装置来说，测量精度高，同时更加便携，提高了实用性。实用性。实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种近场高斯波束探针


[0001]本专利技术涉及近场探测天线
，具体为一种近场高斯波束探针。

技术介绍

[0002]高斯波束天线经常用于近场探测特别是电磁参量测量技术方面，由于基于自由空间法的电磁参量测量装置具有测量精度高，样本形状要求低和可在各种温度下测量等优点，受到电磁参量领域的喜爱。最年来由于微波材料的不断发展，需要更加集成的电磁参量测量设备，传统的基于自由空间法的电磁参量测量设备已经不能很好的满足工业的生产需求。特别是近年来各种新兴材料层出不穷，迫切需要一种更加便捷集成的电磁参量测量设备，来解决传统基于自由空间法的电磁参量测量装置过于笨重，所占空间大等缺点。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种近场高斯波束探针，以解决上述
技术介绍
中提出的传统基于自由空间法的电磁参量测量装置过于笨重，所占空间大的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种近场高斯波束探针，包括微波透镜、介质杆和金属激发器，所述介质杆由一根圆柱形介质棒沿其轴线环向切削而成，介质杆构成侧面不连续的两段，介质杆的一段为圆锥形，介质杆的另一段的端口设置有微波透镜，微波透镜和介质杆波导贴合安装，微波透镜为双凸透镜，所述介质杆圆锥端的端面上贴合安装有V形金属激发器，V形金属激发器的开口端面向微波透镜，V形金属激发器构成探针的馈电部分。
[0005]优选的，所述微波透镜的顶部凸面的半径为R1＝100mm，底部凸面的半径为R2＝60mm，厚度d＝15mm，焦距f＝63.5mm，折射率n＝1.59，微波透镜的入瞳孔径与介质杆的最大直径相同，均为50mm，介质杆的长度为174.5mm，介质杆圆锥端的锥角为10
°
。
[0006]优选的，所述介质杆波导与透镜的轴向距离为0。
[0007]优选的，所述V形金属激发器的材料为铜箔，V形金属激发器沿介质杆的长度方向对称设置在介质棒的圆锥端上。
[0008]进一步优选的，所述V形金属激发器和同轴电缆共同接地并采用180
°
相位差同时等增幅馈电，同轴电缆电阻为50Ω。
[0009]优选的，所述介质杆的材料为聚四氟乙烯材料，其介电常数为ε＝2.53。
[0010]优选的，所述高斯波束探针的工作频率为8GHz
‑
30GHz。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该近场高斯波束探针，采用双同轴电缆以180
°
的相位差同时馈电，并采用共地的方式产生偶极子振荡，V形金属导体是将来自于同轴电缆的TEM模转换为HE11模，在圆锥形介质中传输，提高频率带宽，最终是天线的操作带宽在8GHz
‑
30GHz极大的提高了频率带宽；圆锥形的介质杆部分通过一定的锥角(10
°
)设计以达到抑制高阶模的效果，辐射部分采用锥形过度和圆柱形传输以达到减少电磁波反射和漏射的效果，同时通过削锥的办法将电磁波束辐射出去，最后通过一个小透镜对出射的电磁
波进行一定的整形，使得出射的高斯电磁波束拥有更小的腰斑和更小的瑞利范围，最后使得天线整体结果是获得更高的增益(16dBi)和更好的方向性，本装置相对于传统的基于自由空间法的电磁参量测量装置来说，测量精度高，同时更加便携，提高了实用性。
附图说明
[0012]图1为本专利技术高斯波束探针整体结构示意图；
[0013]图2为本专利技术高斯波束探针爆炸结构示意图；
[0014]图3为本专利技术高斯波束探针在工作频率f＝30GHz时出射辐射部分截面的电场强度分布图；
[0015]图4为本专利技术高斯波束探针在工作频率f＝19GHz时出射辐射部分截面的电场强度分布图；
[0016]图5为本专利技术高斯波束探针在工作频率f＝8GHz时出射辐射部分截面的电场强度分布图。
[0017]图中：1、微波透镜；2、介质杆；3、金属激发器。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]请参阅图1
‑
2所示，本专利技术提供一种技术方案：一种近场高斯波束探针，包括微波透镜1、介质杆2和金属激发器3，所述介质杆2由一根圆柱形介质棒沿其轴线环向切削而成，介质杆2构成侧面不连续的两段，介质杆2的一段为圆锥形，介质杆2的另一段的端口设置有微波透镜1，微波透镜1和介质杆2波导贴合安装，微波透镜1放置在介质杆2波导的出射辐射位置后面，微波透镜1为双凸透镜，所述介质杆2圆锥端的端面上贴合安装有V形金属激发器3，V形金属激发器3的开口端面向微波透镜1，V形金属激发器3构成探针的馈电部分。
[0020]作为优选的，微波透镜1的顶部凸面的半径为R1＝100mm，底部凸面的半径为R2＝60mm，厚度d＝15mm，焦距f＝63.5mm，折射率n＝1.59，微波透镜1的入瞳口径与介质杆2的最大直径相同，均为50mm，介质杆2的长度为174.5mm，介质杆2圆锥端的锥角为10
°
。
[0021]作为优选的，介质杆2波导与透镜的轴向距离为0。
[0022]作为优选的，V形金属激发器3的材料为铜箔，V形金属激发器3沿介质杆2的长度方向对称设置在介质棒的圆锥端上。
[0023]作为进一步优选的，V形金属激发器3和同轴电缆共同接地并采用180
°
相位差同时等增幅馈电，同轴电缆电阻为50Ω。
[0024]作为优选的，介质杆2的材料为聚四氟乙烯材料，其介电常数为ε＝2.53。
[0025]如图3
‑
5所示，高斯波束探针的工作频率为8GHz
‑
30GHz，本专利技术提供探针工作频率在8GHz、19GHz和30GHz频率下的装置出射辐射部分截面的电场强度分布图，根据图中可以看出，在上述频率下，出射的高斯电磁波束拥有更小的腰斑和更小的瑞利范围。
[0026]工作原理：本装置采用双同轴电缆以180
°
的相位差同时馈电，并采用共地的方式
产生偶极子振荡，V形金属导体是将来自于同轴电缆的TEM模转换为HE11模，在圆锥形介质中传输，提高频率带宽，最终是天线的操作带宽在8GHz
‑
30GHz极大的提高了频率带宽；圆锥形的介质杆2部分可以抑制高阶模，辐射部分采用锥形过度和圆柱形传输以达到减少电磁波反射和漏射的效果，同时通过削锥的办法将电磁波束辐射出去，最后通过一个小透镜对出射的电磁波进行一定的整形，使得出射的高斯电磁波束拥有更小的腰斑和更小的瑞利范围，最后使得天线整体结果是获得更高的增益(16dBi)和更好的方向性，本装置相对于传统的基于自由空间法的电磁参量测量装置来说，测量精度高，同时更加便携，提高了实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近场高斯波束探针，其特征在于：包括微波透镜、介质杆和金属激发器，所述介质杆由一根圆柱形介质棒沿其轴线环向切削而成，介质杆构成侧面不连续的两段，介质杆的一段为圆锥形，介质杆的另一段的端口设置有微波透镜，微波透镜和介质杆波导贴合安装，微波透镜为双凸透镜，所述介质杆圆锥端的端面上贴合安装有V形金属激发器，V形金属激发器的开口端面向微波透镜，V形金属激发器构成探针的馈电部分。2.根据权利要求1所述的一种近场高斯波束探针，其特征在于：所述微波透镜的顶部凸面的半径为R1＝100mm，底部凸面的半径为R2＝60mm，厚度d＝15mm，焦距f＝63.5mm，折射率n＝1.59，微波透镜的入瞳口径与介质杆的最大直径相同，均为50mm，介质杆的长度为174.5mm，介质杆圆锥端的锥角为10
°<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，苏龙其，唐东明，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：