[发明专利]一种定向辐射的超宽带雷达差分天线

说明书

本发明公开了一种定向辐射的超宽带雷达差分天线，包括介质板、差分端口、连接探针、巴伦传输线、巴伦地、天线馈线和天线地，所述差分端口、连接探针、巴伦传输线、巴伦地和天线地均设置于介质板上，所述差分端口的一端与巴伦传输线连接，其另一端通过连接探针与巴伦地连接，所述连接探针穿过介质板设置，所述天线馈线设置于天线地上，且与巴伦传输线连接，所述天线地包括并排设置的第一阵元、第二阵元、第三阵元和第四阵元，所述巴伦传输线通过天线馈线给第一阵元、第二阵元、第三阵元和第四阵元馈电。相比现有技术，本发明在拓宽天线频谱带宽的同时，具有结构简单、天线的旁瓣电平以及阵元间的耦合较低、天线的端射方向增益较高的优点。

技术领域

本发明主要涉及天线技术领域，具体地说，涉及一种定向辐射的超宽带雷达差分天线。

背景技术

超宽带雷达系统具有功耗低、电磁兼容性好、抗干扰能力强等优点，并且因为不需要调制和解调，系统结构相对简单，具有成本低、易维护的特点。因此，使用方便、测量准确、安全可靠的超宽带雷达非常适用于生命体征检测等应用场景，可以广泛应用在将来的非接触式医疗、智能看护、智能养老等医疗健康领域，大大降低医院，养老院等机构的运营成本。

超宽带雷达系统要求天线能够覆盖极大的带宽，根据美国联邦通信委员会的定义(FCC)：无线通信系统的相对带宽大于25％，或者绝对带宽大于500MHz。除了超宽带的要求之外，应用在医院养老院等等场景的生命体征检测雷达天线还应该具备如下特征：

第一，天线应该是一个差分天线。随着通信技术的不断发展，电子设备的体积要求越来越小，重量要求也越来越轻，由于处理差分信号的电路能够较容易的实现集成度很高的单一芯片，目前的雷达芯片的射频端口都是差分端口。

第二，天线应该是一个定向天线。为适应养老院一间房设置多个床位的需求，超宽带雷达体征检测系统应该能够检测某一个床位而不受相邻床位的干扰，这要求天线在水平方向具有窄波束特征。

目前超宽带天线有若干种类型，能够做到多个倍频程的超宽带天线，比如螺旋天线，宽带平面单极子天线，以及Vivaldi天线等等，以及这些天线的各种改进型天线。但是螺旋天线需要加载反射腔体，使得结构过于复杂不利于大批量加工；平面单极子天线是全向天线，不利于雷达等需要定向辐射的应用；Vivaldi天线体积比较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种定向辐射的超宽带雷达差分天线，可解决现有天线结构复杂、不利于雷达定向辐射的缺陷。

本发明的定向辐射的超宽带雷达差分天线，包括介质板、差分端口、连接探针、巴伦传输线、巴伦地、天线馈线和天线地，所述差分端口、连接探针、巴伦传输线、巴伦地和天线地均设置于介质板上，所述差分端口的一端与巴伦传输线连接，其另一端通过连接探针与巴伦地连接，所述连接探针穿过介质板设置，所述天线馈线设置于天线地上，且与巴伦传输线连接，所述天线地包括并排设置的第一阵元、第二阵元、第三阵元和第四阵元，所述巴伦传输线通过天线馈线给第一阵元、第二阵元、第三阵元和第四阵元馈电。

进一步地，所述天线馈线包括一个第一T形功率分配器、两个第二T形功率分配器和四段耦合线，两个所述第二T形功率分配器对称设置于第一T形功率分配器的两输出端口，每个所述第二T形功率分配器的输入端口分别与第一T形功率分配器对应的输出端口连接，每个所述第二T形功率分配器的输出端口均设置有一段耦合线，所述第一T形功率分配器的输入端口与巴伦传输线连接。

进一步地，所述第一T形功率分配器和/或第二T形功率分配器的输入端口为35欧姆的传输线宽度，其输出端口为50欧姆的传输线宽度。

进一步地，所述第一阵元和/或第二阵元和/或第三阵元和/或第四阵元为缝隙阵列天线。

进一步地，所述缝隙阵列天线中的缝隙阵元由上下连通的宽缝隙和窄缝隙构成，所述宽缝隙位于缝隙阵元的上部，所述窄缝隙位于缝隙阵元的下部。