[实用新型]一种超宽带雷达天线

说明书

本实用新型公开了一种超宽带雷达天线，包括金属反射背腔、天线基板、天线馈电点及平板天线，所述金属反射背腔内设有收发天线隔离板，所述金属反射背腔的内部具有吸波层和非吸波层作为填充介质，所述非吸波层紧贴平板天线的下表面或者所述非吸波层紧贴平板天线朝向金属反射背腔的一面。本实用新型具有结构简单、易实现、能够提升天线的辐射效率与能力、优化雷达探测性能等优点。

技术领域

本实用新型主要涉及到超宽带雷达技术领域，特指一种超宽带雷达天线。

背景技术

在丛林穿透、隐蔽目标及杂波、视线遮挡环境等场景下，超宽带雷达系统在高分辨测绘、雷达成像、掩埋或隐蔽目标探测等方面，具有较好的探测感知能力，相较于其他类型、体制的探测设备具有较好的优势，在障碍物遮挡场景下的生命探测与搜索、穿墙侦查、地质结构反演等方面，应用广泛。

超宽带雷达天线是超宽带雷达系统关键组成部分之一，承担着辐射电磁信号及接收目标区域反射回波的功能，超宽带雷达天线的性能直接影响到雷达系统各项性能指标的发挥。在具有介质穿透能力的超宽带雷达系统中，工作频段一般较低，天线单元尺寸较大，为增强其定向辐射与接收能力，一般设计有金属反射背腔，金属反射背腔的深度与天线工作频段的波长相关，其深度一般按照中心工作频率对应波长的四分之一设计。为减小腔体深度，反射腔体内部一般有微波吸波材料。微波吸收材料，也称吸波材料，是一种能吸收微波、电磁能而反射与散射较小的材料，又称雷达吸收材料或雷达隐身材料。吸收微波的基本原理是通过某种物理作用机制将微波能转化为其他形式运动的能量，并通过该运动的耗散作用而转化为热能。微波激发的一切形式的有耗运动皆可成为吸收机制。常见的机制有电感应、磁感应、电磁感应，以及电磁散射等。实际应用的微波吸收材料常常可能有多种机制起作用。吸波材料的存在既可以减小雷达尺寸、还可以起到匹配的作用。

通常情况下，吸波材料会填充整个反射腔体(除雷达发射机、接收机等射频组件外)，对于脉冲体制的雷达设备，吸波材料的存在会吸收电磁波能量，导致雷达的辐射能力变弱，同时接收信号也会变弱，从而使得接收的回波信号变弱，影响雷达性能的正常发挥。即，当吸波材料填充整个金属反射背腔，在吸收天线反向辐射信号的同时，也会吸收正向辐射的电磁信号和能量，造成辐射、接收的电磁信号和能量减弱；如果金属反射背腔内部不填充吸波材料，则反向辐射的电磁波将会在金属反射背腔内多次反射，导致发射和接收的脉冲波形振铃增大、脉冲拖尾增强、波形失真，影响雷达的性能。

而反射背腔加载吸波材料的目的，是减小天线向反射腔这边的辐射、形成定向单边辐射的效果，增强天线的定向辐射性能。吸波材料吸收电磁能量，反射腔深度为雷达工作中心频率对应波长的四分之一，电磁波到达金属反射腔底部时会被反射而改变传播方向，此时相位翻转180°，四分之一波长路径对应的相位变化为90°，两个四分之一的路径变化两次相位合计180°，这样两个180°合计360°相位变化，到达天线表面的电磁波相位与其正向辐射的相位达到一致，从而形成定向辐射的效果。

当吸波材料与天线尤其是平板天线下表面(朝向金属反射背腔的平板天线面)直接接触时，不但吸收反向辐射能量，还会吸收正向辐射的电磁波能量，并且当吸波材料与天线馈电点附近区域接触时，由于馈电点附近区域的感应电流强度大，所以被吸波材料吸收的也越强，会大大减弱感应电流的强度，感应电流的强弱与天线辐射强弱直接相关，天线辐射强弱会直接影响到雷达的性能，因而金属反射背腔填充吸波材料的方式会降低、减弱雷达性能。

综上所述，现有技术的雷达天线存在以下缺点：

1)当前的带有金属反射背腔的超宽带雷达天线，反射背腔内一般全部填充微波吸收材料(简称吸波材料)或填充高介电常数的材料，其作用包括天线馈电阻抗匹配、减小腔体深度、减小辐射拖尾抑制脉冲振铃、波形保真等。

2)反射背腔全部填充吸波材料时，由于天线馈电点处也被吸波材料填充，对馈电点处的电磁波及其感应电流的吸收较大，导致其辐射能量偏低，使得雷达的发射能量减弱、接收信号的能力也减弱。