[实用新型]一种用于毫米波成像安检装置的超宽带介质杆天线单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超宽带介质杆天线单元，特别是一种用于毫米波成像安检装置的超宽带介质杆天线单元。

背景技术

毫米波技术被广泛运用于雷达、制导、导航、遥感和无线通信等领域，毫米波天线成为系统的核心器件之一，特别是宽频带、小型化的天线受到越来越广泛的关注。人体毫米波成像安检装置中用于人体扫描的天线阵中的天线单元有多种形式：主要有槽线结构、贴片天线单元、波导、偶极子单元和介质杆单元等。由于介质杆天线具有体积小重量轻、可靠性高、可与各种载体共形、便于集成化和小型化等优点而在人体毫米波成像安检装置中广泛运用。

目前已有毫米波介质天线阵列主要由波导阵列与介质杆单元组成。其中介质杆单元用低介电常数，相对介电常数1.5～3.0左右的介质材料制成，主要由匹配段和双向渐变的辐射段等组成。将每个介质杆单元插入波导阵列的相应波导中即构成毫米波介质天线阵列。介质杆天线单元在毫米波天线阵列中起至关重要的作用，直接影响整个天线阵的带宽、驻波、增益、方向图和旁瓣等特性。

分析以往毫米波介质杆天线单元，主要存在如下不足：介质杆单元结构复杂，天线单元加工一致性差。为了达到天线阵列的最佳性能，传统介质天线阵列介质单元的设计采用双向锥削结构，这必将导致天线阵列单元加工难度大、天线阵列组阵中单元的一致性差等缺点，实际阵列的性能往往达不到设计要求。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于毫米波成像安检装置的超宽带介质杆天线单元，解决以往毫米波介质天线阵列中介质杆天线单元辐射性能不佳、结构复杂和一致性差的问题。

一种用于毫米波成像安检装置的超宽带介质杆天线单元，介质杆天线单元为整体结构，分为：燕尾匹配段、渐变段、辐射段。燕尾匹配段为燕尾型，渐变段、辐射段为锲型。燕尾匹配段的厚度和宽度对应于预定的天线阵馈电波导尺寸，燕尾匹配段的长度为预定的天线阵馈电波导中心波长1/2～1。燕尾匹配段的厚度小于渐变段的最大厚度，且燕尾匹配段位于渐变段尾端的中间。渐变段尾端的上下段有两个相同的介质凸台，介质凸台的高度为预定的天线阵馈电波导中心波长的1/8～1/4。渐变段与辐射段的长度比为1∶1～1∶2。渐变段的最小厚度为最大厚度的1/4～1/2，辐射段的最小厚度为最大厚度的1/4～1/2。

在介质杆天线阵列中，将介质杆天线单元的燕尾匹配段插入天线阵列的波导馈电结构中，各介质杆天线单元用于形成辐射特性，分别完成电磁波的发射和接收，供后端装置处理使用。

本实用新型在一个方向渐变的结构减小了加工难度，提高了介质杆单元加工的一致性。而介质凸台结构的引入一方面提高了天线的辐射性能，另一方面在介质杆天线单元组阵时，提高了各单元插入波导中深度的一致性。由于介质杆天线单元采用特殊的设计结构，较之传统的毫米波介质天线阵列的介质杆天线单元，本实用新型的介质杆天线单元简单，加工方便，一致性好，工作频带宽，覆盖整个Ka波段。在26.5～40GHz全频段内驻波＜1.3，增益＞12dB，旁瓣电平低于主瓣14dB以上，增益变化3dB左右，主瓣3dB宽度在30～50度之间，天线性能良好。

附图说明

图1一种用于毫米波成像安检装置的超宽带介质杆天线单元的示意图。

1.燕尾匹配段 2.渐变段 3.辐射段 4.介质凸台

具体实施方式

一种用于毫米波成像安检装置的超宽带介质杆天线单元，介质杆天线单元为整体结构，分为：燕尾匹配段1、渐变段2、辐射段3。燕尾匹配段1为燕尾型，渐变段2、辐射段3为锲型。燕尾匹配段1的厚度和宽度对应于预定的天线阵馈电波导尺寸，燕尾匹配段1的长度为预定的天线阵馈电波导中心波长1/2。燕尾匹配段1的厚度小于渐变段2的最大厚度，且燕尾匹配段1位于渐变段2尾端的中间。渐变段2尾端的上下段有两个相同的介质凸台4，介质凸台4的高度为预定的天线阵馈电波导中心波长的1/8。渐变段2与辐射段3的长度比为1∶1。渐变段2的最小厚度为最大厚度的1/4，辐射段3的最小厚度为最大厚度的1/4。

在介质杆天线阵列中，将介质杆天线单元的燕尾匹配段1插入天线阵列的波导馈电结构中，各介质杆天线单元用于形成辐射特性，分别完成电磁波的发射和接收，供后端装置处理使用。