[发明专利]一种用于水下探地雷达的定向天线

说明书

本发明公开了一种用于水下探地雷达的定向天线，属于探地雷达技术领域。本发明的定向天线包括天线片和反射腔，其中，天线片由圆形基片构成，基片的正反两面敷有金属材质的扇形结构偶极子，偶极子的馈电处位于圆形基片的圆心处，并且在馈电处设置金属过孔实现正反两面的扇形偶极子的电连接。以使得天线片拥有宽带性能，反射腔为一个圆柱形的金属腔体，上端敞开，底部闭合；天线片通过支撑固定杆固定在反射腔上，水密连接器固定在反射腔底部，水密连接器通过巴伦与天线片实现电连接，该巴伦固定在在反射腔底部，以保证结构的稳定，在反射腔内安装密封板，并在腔内注入填充液，用以消耗天线片朝反射腔内部辐射的部分电磁波能量，提升天线的时域性能。

技术领域

本发明涉及探地雷达技术领域，特别涉及一种用于水下探底雷达的定向天线。

背景技术

大坝，桥梁等一系列的基础建设中，前期的探测以及后期的监测都是至关重要的。另外一些水下遗址的挖掘或者绘图也离不开相关的测量。探地雷达作为一种快速无损的测量方式已有报道可用于水下探测，例如水下考古、水下地质勘探。常见的做法是使用普通的商业雷达进行测量，将雷达置于水面往下探测，例如置于水面船舶之上，往下探测。这样做会使得一大部分能量在空气与水的交界面就被反射回来，因而减弱了雷达的探测能力。另外，也有将雷达天线直接放入水中的，但由于探地雷达工作频率大多都处于10-500MHz频段内，因而天线尺寸较大，放在水下造成的阻力过大，不利于水下测量。

基于此，研究一款结构紧凑且适用于水下环境的宽带定向天线，对于基于雷达的水下探测是必要且有意义的。

发明内容

本发明的发明目的在于，针对现有技术的不足，提供了一种适用于水下工作环境的小尺寸探地雷达天线，该天线不仅体积细小、适用于水下环境，而且还拥有超宽的宽带性能、定向辐射功能以及很好的时域特性。

本发明提供的一种用于水下探地雷达的定向天线，包括：

天线片，所述天线片由圆形基片构成，圆形基片的正反两面敷有金属材质的扇形结构的偶极子，所述圆形基片的圆心处设置天线片馈电过孔，且所述天线片馈电过孔的周边设置有金属过孔，圆形基片的正反两面的扇形结构的偶极子通过所述金属过孔电连接；

反射腔，所述反射腔为圆柱形的金属腔体，上端敞开，底部闭合；所述反射腔的内部固定有密封板，在反射腔内形成密闭空间，所述密闭空间中注入有填充液；

所述天线片通过支撑固定杆固定在所述反射腔的顶部；

巴伦，所述巴伦的一端固定在反射腔的底部，另一端通过密封板和天线片馈电过孔对天线片进行馈电；

水密连接器，所述水密连接器固定在反射腔的底部，并通过巴伦与天线片电连接。

在本发明提供的用于水下探地雷达的定向天线的天线结构中，通过天线片的金属过孔实现正反两面的偶极子的电连接，从而使得天线片拥有宽带性能；巴伦固定在反射腔的底部，以保证天线结构的稳定；在反射腔内安装密封板，并在形成的密闭空间注入填充液，用以消耗天线片朝反射腔内部辐射的部分电磁波能量，提升天线的时域性能。

进一步的，所述天线片的圆形基片上还设置有金属材质的翼状结构，翼状结构中横截面较大的一端与一个扇形结构的偶极子相连，即翼状结构位于圆形基片上偶极子不在的区域，类似于机翼结构，从首端开始横截面逐渐减小，且首端与一个偶极子连接，以此来降低天线片的工作频率，达到缩小天线尺寸的目的。

进一步的，所述翼状结构可以设置为月牙状的翼结构，以进一步降低天线片的工作频率，缩小天线尺寸。

进一步的，所述天线片的圆形基片上设置有天线片支撑杆固定孔；所述反射腔的底部设置有反射腔支撑杆固定孔、水密连接器安装孔、巴伦固定器固定孔和水密连接器固定孔，所述密封板设置有密封板支撑杆固定孔和密封板巴伦过孔；