專利名稱：異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種脈沖天線，尤其是一種異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線，屬脈沖天線的制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脈沖天線輻射脈沖信號(hào)時(shí)，在脈沖電流從天線輸入端流到天線末端的這段時(shí)間內(nèi)，如果脈沖天線不能把電磁能量全部輻射出去，則在天線末端就會(huì)有剩余的脈沖電流。在此后的過程中剩余脈沖電流會(huì)在天線中沿原來的路徑返回繼續(xù)輻射電磁能量，這樣在天線的輻射脈沖波形中就會(huì)有拖尾脈沖。這些拖尾脈沖會(huì)與來自目標(biāo)的信號(hào)在時(shí)間上重疊，從而會(huì)對(duì)目標(biāo)信號(hào)形成干擾。因此通常需要采取相應(yīng)措施來降低這些波形中拖尾脈沖的幅度。目前，公知的脈沖天線大多是采用加載方法降低拖尾脈沖的幅度。對(duì)跖維瓦爾第天線作為一種脈沖天線，具有工作頻帶寬，高增益，線極化等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用非常廣泛，在探地雷達(dá)中也有較多應(yīng)用。對(duì)于脈沖天線，常用的降低拖尾脈沖幅度的方法是電阻加載法。但常見的電阻加載使得對(duì)跖維瓦爾第天線的輻射效率比較低。同時(shí)對(duì)跖維瓦爾第天線輻射末端尺寸相對(duì)較大，末端電流分布范圍較大，少量的置于饋電點(diǎn)和輻射末端之間的電阻加載不能有效的吸收天線末端的剩余脈沖電流，從而對(duì)拖尾脈沖不利影響的改善有限。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提出一種異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線，該天線可以有效降低拖尾脈沖幅度，而且對(duì)天線輻射效率的影響也比較小。技術(shù)方案本發(fā)明的異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線由對(duì)跖輻射貼片、微帶饋線、延遲線、加載電阻和介質(zhì)基板所構(gòu)成，兩個(gè)對(duì)跖輻射貼片分別位于介質(zhì)基板兩面，兩個(gè)貼片相對(duì)的兩個(gè)邊緣張開形成喇叭形開口，對(duì)跖輻射貼片末端開口最大處是天線輻射末端；與開口相反的另一方向?yàn)樘炀€的傳輸段；微帶饋線一端是天線饋電端，另一端從側(cè)邊與天線傳輸段連接；每個(gè)對(duì)跖輻射貼片在其介質(zhì)基板背面都分別有數(shù)條延遲線； 延遲線一端經(jīng)金屬化過孔與輻射末端連接，另一端開路；加載電阻分布在延遲線上。延遲線印制、蝕刻在介質(zhì)基板上，或放置在介質(zhì)基板上或懸浮在空氣中。天線的傳輸段的一端與天線的輻射段相連，另一端與微帶饋線連接。延遲線的長(zhǎng)度大于天線最高工作波長(zhǎng)的一半，延遲線的長(zhǎng)度方向與天線的主輻射方向平行。延遲線的位置不對(duì)天線在主輻射方向的輻射形成遮擋。加載電阻是集中參數(shù)形式的電阻或者用延遲線本身的電阻實(shí)現(xiàn)。加載電阻分布在延遲線的一個(gè)小段或數(shù)個(gè)小段的延遲線上，也可以在一個(gè)小段延遲線上接有多個(gè)加載電阻。其中對(duì)跖輻射貼片、微帶饋線、延遲線和加載電阻都在同一塊介質(zhì)基板上。兩個(gè)對(duì)跖輻射貼片分別位于介質(zhì)基板的兩面，隔著介質(zhì)基板兩個(gè)貼片只有少部分的區(qū)域相重疊；兩個(gè)對(duì)跖輻射貼片的相對(duì)的兩個(gè)邊緣先是平行、然后再?gòu)堥_形成喇叭形的開口，兩個(gè)對(duì)跖輻射貼片末端開口最大的位置，是天線的輻射末端；與輻射末端相反的方向盡頭一段，兩片對(duì)跖輻射貼片的邊緣平行，這一段為天線的傳輸段；傳輸段與輻射末端之間貼片邊緣張口變化的一段為天線的輻射段；在傳輸段，隔著介質(zhì)基板，上下兩個(gè)對(duì)跖輻射貼片有一部分是重疊的，其邊緣平行，因此天線的傳輸段可以看成是交錯(cuò)平板傳輸線，傳輸段的一端與天線的輻射段相連，傳輸段的另一端則和微帶饋線相連，微帶饋線的導(dǎo)帶一端從側(cè)邊與同一面的一片對(duì)跖輻射貼片的邊緣相接，而在介質(zhì)基板另一面的一片對(duì)跖輻射貼片則作為微帶饋線的接地面，因此微帶饋線的一端從側(cè)邊與天線的傳輸段相連，微帶饋線的另一端是天線的饋電端；每個(gè)對(duì)跖輻射貼片在其介質(zhì)基板的背面都分別有多個(gè)延遲線，延遲線的一端通過金屬化過孔與天線的輻射末端連接，延長(zhǎng)線的另一端是開路，延遲線的長(zhǎng)度大于天線最大工作波長(zhǎng)的一半以上；加載電阻位于延遲線上。延遲線印制、蝕刻或者放置在介質(zhì)基板上，或懸浮在介質(zhì)基板上面的空氣中。延遲線的形狀是直線，或發(fā)夾形以便在小尺寸天線條件下，延遲線具有足夠的長(zhǎng)度，延遲線的長(zhǎng)度方向與天線的主輻射方向平行。加載電阻是集中參數(shù)形式的電阻，或者是以延遲線本身的損耗為電阻的分布參數(shù)形式的電阻。延遲線上存在若干不連續(xù)處，由加載電阻將其相連接，構(gòu)成延遲線電阻加載的電流通路。脈沖信號(hào)首先從對(duì)跖維瓦爾第天線的饋電端輸入，然后經(jīng)微帶饋線到天線的傳輸段，再到輻射段開始朝著輻射末端的方向，一邊傳輸一邊輻射能量至天線的輻射末端；在天線的輻射末端，延遲線為剩余脈沖能量的電流提供了附加電流通路，未輻射的剩余脈沖能量經(jīng)金屬化的過孔進(jìn)入電阻加載的延遲線，避免了在輻射末端開路而使得未輻射的剩余脈沖能量返回天線的輻射單元，形成再輻射而導(dǎo)致拖尾脈沖；延遲線上的加載電阻將消耗進(jìn)入電流通路的剩余脈沖能量，使得拖尾脈沖幅度大大降低。多條延遲線使對(duì)跖維瓦爾第天線輻射末端的剩余脈沖能量可以盡量多地進(jìn)入延遲線，更有效的減小拖尾脈沖的影響。由于延遲線大部分線段的方向與對(duì)跖維瓦爾第天線的主輻射方向平行，因此延遲線上朝主輻射方向輻射的能量很少。而且延遲線在其占據(jù)的空間內(nèi)不對(duì)對(duì)跖維瓦爾第天線在主輻射方向上的能量輻射產(chǎn)生影響。同時(shí)由于加載電阻不吸收對(duì)跖維瓦爾第天線輻射貼片的脈沖電流，此種電阻加載方式對(duì)天線輻射效率的不利影響也較小。另外延遲線開路也使得延遲線遠(yuǎn)離對(duì)跖維瓦爾第天線輻射貼片之間的縫隙，避免影響對(duì)跖維瓦爾第天線輻射貼片的正常輻射。調(diào)整加載電阻的阻值之和、調(diào)整加載電阻的阻值在延遲線上的分布方式、延遲線的條數(shù)和延遲線的長(zhǎng)度等都可以改變脈沖信號(hào)中拖尾脈沖的幅度。有益效果本發(fā)明的有益效果是，對(duì)對(duì)跖維瓦爾第天線進(jìn)行了延遲線的電阻加載， 有效降低了輻射波形中拖尾脈沖的幅度，減小加載電阻對(duì)對(duì)跖維瓦爾第天線輻射效率的不利影響，延遲線也不影響天線的正常輻射。


圖1是本發(fā)明天線下層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明天線上層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中有對(duì)跖輻射貼片1，微帶饋線2，延遲線3，加載電阻4，介質(zhì)基板5，對(duì)跖輻射貼片的邊緣6，輻射末端7，傳輸段8，輻射段9，微帶饋線的導(dǎo)帶10，對(duì)跖維瓦爾第天線的饋電端11，金屬化過孔12。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線由對(duì)跖輻射貼片、微帶饋線、延遲線、加載電阻和介質(zhì)基板所構(gòu)成，其中對(duì)跖輻射貼片、微帶饋線、延遲線和加載電阻都在同一塊介質(zhì)基板上。兩個(gè)對(duì)跖輻射貼片分別位于介質(zhì)基板的兩面，隔著介質(zhì)基板兩個(gè)貼片只有少部分的區(qū)域相重疊；兩個(gè)對(duì)跖輻射貼片相對(duì)的兩個(gè)邊緣張開形成喇叭形的開口，兩個(gè)對(duì)跖輻射貼片末端開口最大的位置，是天線的輻射末端；與輻射末端相反的方向盡頭一段，兩片對(duì)跖輻射貼片的邊緣平行，這一段為天線的傳輸段，傳輸段與輻射末端之間邊緣張口變化的一段為天線的輻射段，在輻射段，對(duì)跖輻射貼片的邊緣的形狀曲線是指數(shù)形，也可以是直線；在傳輸段，隔著介質(zhì)基板，上下兩片對(duì)跖輻射貼片有一部分是重疊的，其邊緣平行，因此天線的傳輸段可以看成是交錯(cuò)平板傳輸線，傳輸段的一端與天線的輻射段相連，傳輸段的另一端則和微帶饋線相連，微帶饋線的導(dǎo)帶一端從側(cè)邊與同一面的一片對(duì)跖輻射貼片的邊緣相接，而在介質(zhì)基板另一面的一片對(duì)跖輻射貼片則作為微帶饋線的接地面，因此微帶饋線的一端從側(cè)邊與天線的傳輸段相連，微帶饋線的另一端是天線的饋電端；每個(gè)對(duì)跖輻射貼片在其介質(zhì)基板的背面都分別有數(shù)條延遲線，延遲線的一端通過金屬化過孔與天線的輻射末端連接，延遲線的另一端是開路，延遲線的長(zhǎng)度大于天線最大工作波長(zhǎng)的一半以上；延遲線的形狀是直線，或發(fā)夾形以便在小尺寸天線條件下，延遲線具有足夠的長(zhǎng)度；加載電阻位于延遲線上，延遲線上存在若干不連續(xù)處，由加載電阻將其相連接，構(gòu)成延遲線電阻加載的電流通路。脈沖信號(hào)首先從對(duì)跖維瓦爾第天線的饋電端輸入，然后經(jīng)微帶饋線到對(duì)跖輻射貼片的傳輸段，再到輻射段開始朝著輻射末端的方向，一邊傳輸一邊輻射能量至天線的輻射末端；在天線的輻射末端，延遲線為剩余脈沖能量的電流提供了附加電流通路，未輻射的剩余脈沖能量經(jīng)金屬化的過孔進(jìn)入電阻加載的延遲線，避免了因天線輻射末端的反射引起的拖尾脈沖；延遲線上的加載電阻將消耗進(jìn)入電流通路的剩余脈沖能量，使得拖尾脈沖幅度大大降低。多條延遲線使對(duì)跖維瓦爾第天線輻射末端的剩余脈沖能量可以盡量多地進(jìn)入延遲線，更有效的減小拖尾脈沖的影響。由于延遲線大部分線段的方向與對(duì)跖維瓦爾第天線的主輻射方向平行，因此攜帶剩余脈沖能量的電流在延遲線上朝主輻射方向輻射的能量很少。而且延遲線在其占據(jù)的空間內(nèi)不對(duì)對(duì)跖維瓦爾第天線在主輻射方向上的能量輻射產(chǎn)生影響。同時(shí)由于加載電阻不吸收對(duì)跖維瓦爾第天線輻射貼片的脈沖電流，此種電阻加載方式對(duì)天線輻射效率的不利影響也較小。另外延遲線開路也使得延遲線遠(yuǎn)離對(duì)跖維瓦爾第天線輻射貼片之間的縫隙，避免影響對(duì)跖維瓦爾第天線輻射貼片的正常輻射。調(diào)整加載電阻的阻值之和、調(diào)整加載電阻的阻值在延遲線上的分布方式、延遲線的條數(shù)和延遲線的長(zhǎng)度等都可以改變脈沖信號(hào)中拖尾脈沖的幅度。在結(jié)構(gòu)上，該異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線由對(duì)跖輻射貼片1、微帶饋線2、延遲線3、加載電阻4和介質(zhì)基板5所構(gòu)成，其中對(duì)跖輻射貼片1、微帶饋線2、延遲線3和加載電阻4都在同一塊介質(zhì)基板5上。兩個(gè)對(duì)跖輻射貼片1都是金屬貼片，分別位于介質(zhì)基板5的兩面，隔著介質(zhì)基板5兩個(gè)輻射貼片1只有少部分的區(qū)域相重疊；兩個(gè)輻射貼片1相對(duì)的兩個(gè)邊緣6張開形成喇叭形的開口，對(duì)跖輻射貼片1末端開口最大的位置，是天線的輻射末端7 ；與輻射末端7相反的方向盡頭一段，兩片對(duì)跖輻射貼片1的邊緣6平行， 這一段為天線的傳輸段8，傳輸段8與輻射末端7之間貼片邊緣6張口變化的一段為天線的輻射段9 ；在傳輸段8，隔著介質(zhì)基板5，上下兩片對(duì)跖輻射貼片1有一部分是重疊的，其邊緣6平行，因此天線的傳輸段8可以看成是交錯(cuò)平板傳輸線，傳輸段的一端與天線的輻射段9相連，傳輸段的另一端則和微帶饋線2相連，微帶饋線的導(dǎo)帶10的一端從側(cè)邊與同一面的一片對(duì)跖輻射貼片1的邊緣6相接，而在介質(zhì)基板5另一面的一片對(duì)跖輻射貼片1則作為為微帶饋線2的接地面，因此微帶饋線2 —端從天線的側(cè)邊與天線的傳輸段8相連，微帶饋線的另一端就是天線的饋電端11 ；每個(gè)對(duì)跖輻射貼片1在其介質(zhì)基板5的背面都分別數(shù)條延遲線3，延遲線3的一端通過金屬化過孔12與天線的輻射末端7連接，延遲線3的另一端是開路，延遲線3的長(zhǎng)度大于天線最大工作波長(zhǎng)的一半以上；延遲線3的形狀是直線， 或發(fā)夾形；加載電阻4位于延遲線3上，延遲線3上存在若干不連續(xù)處，由加載電阻4將其相連接，構(gòu)成延遲線電阻加載的電流通路。在制造上該異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線的制造工藝可以采用半導(dǎo)體工藝、陶瓷工藝、激光工藝或印刷電路工藝。對(duì)跖輻射貼片1由導(dǎo)電性能好的導(dǎo)體材料構(gòu)成，介質(zhì)基板5要使用損耗盡可能低的介質(zhì)材料。延遲線3印制、蝕刻或者放置在介質(zhì)基板5上，或懸浮在介質(zhì)基板5上面的空氣中。延遲線3采用發(fā)夾形以使得延遲線3有足夠的長(zhǎng)度；延遲線3也可以采用其它的布線形式，只要延遲線3的長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)；延遲線3發(fā)夾形的長(zhǎng)線段方向與天線主輻射方向一致，以減小發(fā)夾形延遲線3的輻射對(duì)天線的影響；發(fā)夾形延遲線3的相鄰小段之間的線距也要小一些以保證延遲線3有足夠的長(zhǎng)度。加載電阻 4是集中參數(shù)形式的電阻，或者是以延遲線3本身的損耗為電阻的分布參數(shù)形式的電阻；加載電阻4可以是表面貼裝電阻或者帶引線的電阻，也可以用電阻比較大的導(dǎo)線作為延遲線 3，這時(shí)可少用或者不用加載電阻4，延遲線3本身的導(dǎo)線電阻就代替了加載電阻4的作用。根據(jù)以上所述，便可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于該天線由對(duì)跖輻射貼片(1)、微帶饋線(2)、延遲線(3)、加載電阻(4)和介質(zhì)基板(5)所構(gòu)成，兩個(gè)對(duì)跖輻射貼片 (1)分別位于介質(zhì)基板(5)兩面，兩個(gè)貼片(1)相對(duì)的兩個(gè)邊緣(6)張開形成喇叭形開口， 對(duì)跖輻射貼片(1)末端開口最大處是天線輻射末端(7);與開口相反的另一方向?yàn)樘炀€的傳輸段(8);微帶饋線(2)—端是天線饋電端(11)，另一端從側(cè)邊與天線傳輸段(8)連接；每個(gè)對(duì)跖輻射貼片(1)在其介質(zhì)基板(5 )背面都分別有數(shù)條延遲線(3 )；延遲線(3 ) 一端經(jīng)金屬化過孔(12)與輻射末端(7)連接，另一端開路；加載電阻(4)分布在延遲線(3)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于延遲線(3 )印制、蝕刻在介質(zhì)基板(5 )上，或放置在介質(zhì)基板上或懸浮在空氣中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于天線的傳輸段(8)的一端與天線的輻射段(9)相連，另一端與微帶饋線(2)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于延遲線(3)的長(zhǎng)度大于天線最高工作波長(zhǎng)的一半，延遲線(3)的長(zhǎng)度方向與天線的主輻射方向平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于延遲線(3 )的位置不對(duì)天線在主輻射方向的輻射形成遮擋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于加載電阻(4 )是集中參數(shù)形式的電阻或者用延遲線(3 )本身的電阻實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線，其特征在于加載電阻(4)分布在延遲線(3)的一個(gè)小段或數(shù)個(gè)小段的延遲線(3)上，也可以在一個(gè)小段延遲線(3 )上接有多個(gè)加載電阻(4 )。
全文摘要
異面延遲線電阻加載對(duì)跖維瓦爾第脈沖天線由對(duì)跖輻射貼片(1)、微帶饋線(2)、延遲線(3)、加載電阻(4)和介質(zhì)基板(5)所構(gòu)成，兩塊對(duì)跖輻射貼片(1)位于介質(zhì)基板(5)兩面，兩貼片(1)相對(duì)的邊緣(6)張開形成喇叭形開口，輻射貼片(1)末端開口最大處是天線輻射末端(7)；開口另一方向?yàn)樘炀€傳輸段(8)；微帶饋線(2)一端是天線饋電端(11)，另一端從側(cè)邊與天線傳輸段(8)連接；每個(gè)對(duì)跖輻射貼片(1)在其介質(zhì)基板(5)背面都分別有數(shù)條延遲線(3)；延遲線(3)一端經(jīng)金屬化過孔(12)與輻射末端(7)連接，另一端開路；加載電阻(4)分布在延遲線(3)上。該天線可有效降低拖尾脈沖幅度。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK102361169SQ20111031894
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者殷曉星, 王靜, 趙洪新 申請(qǐng)人:東南大學(xué)