[发明专利]一种用于手持式穿墙雷达的超宽带天线

说明书

技术领域

本发明涉及用于手持式穿墙雷达的超宽带天线装置。 

背景技术

随着国家基础建设投入的不断加大，土木建筑市场、工程规模和复杂程度都在不断增加，如何做好监理，保证质量是一个比较关键的问题。超宽带穿墙雷达是一种能够穿墙探测和定位的实时成像雷达系统，可以对隐藏在墙内的金属目标或是非均匀介质结构进行非入侵式探测以及跟踪成像。近年来，因其在质量检测和灾害防护等领域的应用而倍受关注。 

天线作为超宽带雷达不可或缺的部件，影响着整个系统的性能。由于墙体内部结构比较复杂，探测目标较小，同时受限于墙体对电磁波的衰减与散射影响，雷达系统对天线的性能要求比较高。因此为了减少直耦波以及辐射波形拖尾对浅层目标的掩盖，需要研究出具有时域特性良好的天线来满足系统的要求。 

目前超宽带雷达常用的天线形式主要有偶极天线、喇叭天线和Vivaldi天线。由于穿墙雷达直接工作于墙体近表面，因此天线与墙体需要有比较好的耦合，同时作为手持式设备要求雷达系统的整体尺寸紧凑，这也直接约束了天线的尺寸。常用的喇叭天线和Vivaldi天线都属于空气耦合天线，近地耦合特性较差，且它们都具有大的尺寸，不利于系统的便携式设计。所以具有平面偶极子形式的天线对穿墙雷达是比较合理的选择。 

发明内容

基于上述，本发明提出一种用于手持式穿墙雷达的超宽带天线，该天线包括：介质板、两个金属天线臂，四个加载电阻，金属矩形反射腔，阻抗变压器和射频同轴连接器，其中： 

所述两个金属天线臂相对印制在所述介质板的底面，构成一个平面超 宽带偶极子天线； 

所述金属矩形反射腔为具有一开口面的长方体形状的腔体，所述介质板的边沿通过螺母与所述金属矩形反射腔的开口面固定，所述金属矩形反射腔的开口面用于安装所述金属天线臂； 

所述四个加载电阻分别焊接于所述金属天线臂的两端与所述金属矩形反射腔的侧壁之间，构成一个加载回路； 

所述阻抗变压器的平衡输出端分别与两个金属天线臂相连，用于进行阻抗匹配； 

所述射频同轴连接器引脚的一端焊接在所述阻抗变压器的输入端，另一端与穿墙雷达的发射机和接收机直接相连。 

本发明提出的用于手持式穿墙雷达的超宽带天线集成在一个手持式的穿墙雷达系统中，该天线具有工作宽带大、时域特性好、整体体积小，便于集成、且馈电方式简单的特点，能够满足系统对探测距离和精度的要求。 

附图说明

图1为根据本发明一实施例的手持式穿墙雷达天线的平面示意图； 

图2为根据本发明一实施例的手持式穿墙雷达天线的立体结构图； 

图3为根据本发明一实施例的搭载1∶4阻抗变压器的介质板印制图； 

图4为根据本发明一实施例的手持式穿墙雷达超宽带天线前方50cm处放置一块20cm*20cm的矩形金属板时矢量网络分析仪的接收波形图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。 

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的元件或实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容 限或设计约束内近似于相应的值。 

【主要元件符号说明】 

1、2、3、4-天线末端的加载电阻；5、6-梯形金属天线臂； 

7-加载电阻的一个引脚；8-金属矩形反射腔； 

9-介质板；10-阻抗变压器的平行双线输出端； 

11-搭载阻抗变压器的FR4介质小板；12-阻抗变压器的PCB元件封装图； 

13-阻抗变压器的微带输入端； 

图1为根据本发明一实施例的用于手持式穿墙雷达的超宽带天线的平面示意图，如图1所示，根据本发明的一实施例，本发明所提出的用于手持式穿墙雷达的超宽带天线包括：介质板9、两个金属天线臂5、6，四个加载电阻1、2、3、4，金属矩形反射腔8，阻抗变压器和射频同轴连接器，其中： 

所述介质板9可以为环氧树脂介质板，优选为环氧树脂玻璃纤维布FR4介质板，其厚度为1mm。 

所述射频同轴连接器可以为SMA-KE，优选为SMA-KE加长型。