[发明专利]一种低剖面探地雷达天线

说明书

本发明公开一种低剖面探地雷达天线，包括馈电探针和辐射体，辐射体包括电偶极子和磁偶极子，U型金属板两个翼边端部均垂直连接有第一水平金属板，第一水平金属板的端部伸向U型金属板的对称轴，竖直金属板的端部垂直连接有第二水平金属板，两个第二水平金属板组成电偶极子；第二水平金属板的形状为轴对称的六边形或八边形，与竖直金属板连接；馈电探针设置于U型金属板内部，宽度不变部分和扇形短截线水平设置，宽度不变部分位于两竖直金属板的正下方，宽度不变部分的长度与两竖直金属板之间的距离相等，渐变微带线的部分水平延伸至距U型金属板其中一个翼边预设距离处并竖直向下弯折，其竖直部延伸至馈电端口。本发明天线带宽宽，时域特性良好。

技术领域

本发明属于电磁场与微波技术领域，涉及一种探地雷达天线。

背景技术

探地雷达系统在地质检测、矿产勘探、生命探测等方面具有重要应用。探地雷达天线除了需要满足系统带宽、方向图的要求，关键是要无失真地辐射和接收脉冲信号。色散是造成天线辐射脉冲失真的重要因素，因此脉冲天线的设计目标是超宽带、低色散、高效率和高方向性。

探地雷达系统一般根据探测距离的要求确定工作的中心频率，考虑到损耗，系统频率一般低于5GHz。工作于低频的天线通常具有较大的尺寸，为了提高探测系统的灵活性，必需减小天线的尺寸及重量。然而天线的小型化意味着带宽的缩减和效率的降低，从而导致时域性能恶化。目前该领域缺少时域性能优良的探地雷达天线小型化设计。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种低剖面探地雷达天线，本发明在实现天线小型化的同时，拓展了天线的带宽，使天线具有良好的时域特性，解决了现有技术中存在的问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种低剖面探地雷达天线，包括馈电探针和辐射体，辐射体包括电偶极子和磁偶极子，磁偶极子为一对称结构，磁偶极子包括U型金属板、第一水平金属板和竖直金属板，U型金属板两个翼边的端部均垂直连接有第一水平金属板，第一水平金属板的端部伸向U型金属板的对称轴，第一水平金属板的端部垂直连接有竖直金属板；竖直金属板的端部垂直连接有第二水平金属板，两个第二水平金属板组成电偶极子；第二水平金属板的形状为轴对称的六边形或八边形，第二水平金属板的一边与竖直金属板连接，第二水平金属板该边的长度与竖直金属板的宽度相等，第一水平金属板与竖直金属板的宽度相等；馈电探针设置于U型金属板内部，馈电探针包括依次相连的扇形短截线、宽度不变部分和渐变微带线的部分；宽度不变部分和扇形短截线水平设置，宽度不变部分位于两竖直金属板的正下方，宽度不变部分的长度与两竖直金属板之间的距离相等，渐变微带线的部分水平延伸至距U型金属板其中一个翼边预设距离处并竖直向下弯折，U型金属板的底边上开设有馈电端口，渐变微带线的部分的竖直部延伸至馈电端口；扇形短截线、宽度不变部分以及渐变微带线的部分水平部与第一水平金属板之间的距离和渐变微带线的部分竖直部与U型金属板翼边之间的距离相等。

优选的，馈电探针和辐射体之间填充有用于稳定馈电探针和辐射体相对位置的介质。

优选的，所述介质填充部分为PCB板，PCB板采用双面覆铜板。

优选的，渐变微带线的部分两端的宽度w根据阻抗Z_c确定，阻抗Z_c如下：

其中，ε_e为有效介电常数，w为渐变微带线的部分的宽度，d为馈电探针与辐射部分金属板之间的距离。

优选的，第二水平金属板末端向下弯折形成有弯折部。

优选的，低剖面探地雷达天线的工作频率为100-300MHz，整体外形尺寸为0.07λ_l×0.4λ_l×0.1λ_l，其中λ_l为工作频率为100MHz所对应的波长。

本发明的有益效果如下：