[发明专利]一种用于微波检测系统的小型高增益定向宽带天线

说明书

技术领域

本发明涉及微波检测技术领域，特别是涉及一种用于微波检测系统的小型高增益定向宽带天线。

背景技术

微波检测是指以微波作为信息的载体的一种检测手段，微波的频率在300MHZ-300GHZ，相应的波长为1mm-1m之间，微波具有较高的频率，并且频带宽、波长短、能穿透电离层以及方向性好的特性。所有这些特性使得微波可以被应用于检测领域，其原理是利用微波扫描待检测物体，然后收集由物体散射的信号，通过信号分析来重构物体的形状或者内部介电常数的分布。由于介电常数的大小与物体的组织的含水量相关，所以微波检测非常适用于生物体检测技术。并且与X光等传统检测技术相比，微波检测更加便捷、安全、便宜。

微带天线是由介质板、导体接地板(参考地)、辐射贴片(辐射元)三个部分组成。一般情况下采用同轴线馈电或者微带线馈电，在辐射元以及接地板之间形成断路以形成高频的电磁场，并通过接地板以及导体之间的缝隙辐射电磁波能量。

作为检测系统的发射与接收装置，天线是关键的技术环节。微波检测系统对天线的性能提出了更高的要求。尤其在带宽、尺寸、方向性以及可穿戴性这几个方面有了新的需求。但传统的天线存在方向性以及尺寸较大的缺陷，不能很好的应用于微波检测系统。微带天线使用贴片作为辐射单元，其结构简单、尺寸小、方向性好等优点，得到了广泛的应用，可以很好应用到微波检测系统。近年来微带天线在小型化超带宽定向性上有了新的发展，并且越来越受到研究学者的重视。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于微波检测系统的小型高增益定向宽带天线，可以有效的判断出被检测物体内部是否有异物存在以及异物的位置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于微波检测系统的小型高增益定向宽带天线，包括多层次结构天线，所述多层次结构天线共有三层，每层之间留有空隙，其中，第一层为导向层、第二层为介质层、第三层为反射层；所述介质层正面贴有金属贴片，背面贴有接地贴片。

所述导向层为金属片。

所述金属片为圆形金属片，所述金属片的半径为13.5mm，厚度为0.5mm。

所述导向层与介质层之间设置有金属柱。

所述金属柱的高度为6.5mm，直径为0.6mm。

所述介质层采用的介质基板，所述介质基板的材料为FR4，相对介电常数为4.4，介电损耗为0.02，所述介质基板的半径为19mm，高度为1mm。

所述反射层为金属环。

所述金属环为金属圆环，内径为13.5mm，外径为19mm。

所述金属贴片由一个基于笛卡尔圆定理的圆形分形结构与馈电微带线组成，所述接地贴片由圆形与多边形缝隙组成。

所述导向层与介质层之间的距离为7mm，所述介质层与反射层之间的距离为5.5mm。有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明的高增益定向宽带天线通过模式识别子空间分析法进行了仿真以及系统实验，从仿真以及实验的结果可以得出，该天线能够很好分辨出被检测物体内是否存在异物，并且通过交叉验证判断出异物的位置，说明该天线能够很好的应用于微波检测系统。

附图说明

图1是本发明的截面示意图；

图2是本发明中金属贴片示意图；

图3是本发明中接地贴片示意图；

图4是模拟实验系统结构示意图；

图5是有无癌变组织情况下该天线的仿真S21参数曲线图；

图6是实验样本分类结果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种用于微波检测系统的小型高增益定向宽带天线，如图1所示，包括多层次结构天线，所述多层次结构天线共有三层，每层之间留有空隙，其中，第一层为导向层1、第二层为介质层2、第三层为反射层3；所述介质层2正面贴有金属贴片4，背面贴有接地贴片5。