專利名稱：一種用于毫米波成像安檢裝置的超寬帶介質(zhì)桿天線單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超寬帶介質(zhì)桿天線單元，特別是一種用于毫米波成像安檢裝 置的超寬帶介質(zhì)桿天線單元。
背景技術(shù)：
毫米波技術(shù)被廣泛運(yùn)用于雷達(dá)、制導(dǎo)、導(dǎo)航、遙感和無(wú)線通信等領(lǐng)域，毫米波天線 成為系統(tǒng)的核心器件之一，特別是寬頻帶、小型化的天線受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。人體毫米 波成像安檢裝置中用于人體掃描的天線陣中的天線單元有多種形式主要有槽線結(jié)構(gòu)、貼 片天線單元、波導(dǎo)、偶極子單元和介質(zhì)桿單元等。由于介質(zhì)桿天線具有體積小重量輕、可靠 性高、可與各種載體共形、便于集成化和小型化等優(yōu)點(diǎn)而在人體毫米波成像安檢裝置中廣 泛運(yùn)用。目前已有毫米波介質(zhì)天線陣列主要由波導(dǎo)陣列與介質(zhì)桿單元組成。其中介質(zhì)桿單 元用低介電常數(shù)，相對(duì)介電常數(shù)1. 5 3. 0左右的介質(zhì)材料制成，主要由匹配段和雙向漸變 的輻射段等組成。將每個(gè)介質(zhì)桿單元插入波導(dǎo)陣列的相應(yīng)波導(dǎo)中即構(gòu)成毫米波介質(zhì)天線陣 列。介質(zhì)桿天線單元在毫米波天線陣列中起至關(guān)重要的作用，直接影響整個(gè)天線陣的帶寬、 駐波、增益、方向圖和旁瓣等特性。分析以往毫米波介質(zhì)桿天線單元，主要存在如下不足介質(zhì)桿單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜，天線 單元加工一致性差。為了達(dá)到天線陣列的最佳性能，傳統(tǒng)介質(zhì)天線陣列介質(zhì)單元的設(shè)計(jì)采 用雙向錐削結(jié)構(gòu)，這必將導(dǎo)致天線陣列單元加工難度大、天線陣列組陣中單元的一致性差 等缺點(diǎn)，實(shí)際陣列的性能往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供一種用于毫米波成像安檢裝置的超寬帶介質(zhì)桿天線單 元，解決以往毫米波介質(zhì)天線陣列中介質(zhì)桿天線單元輻射性能不佳、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和一致性差 的問(wèn)題。一種用于毫米波成像安檢裝置的超寬帶介質(zhì)桿天線單元，介質(zhì)桿天線單元為整體 結(jié)構(gòu)，分為燕尾匹配段、漸變段、輻射段。燕尾匹配段為燕尾型，漸變段、輻射段為鍥型。燕 尾匹配段的厚度和寬度對(duì)應(yīng)于預(yù)定的天線陣饋電波導(dǎo)尺寸，燕尾匹配段的長(zhǎng)度為預(yù)定的天 線陣饋電波導(dǎo)中心波長(zhǎng)1/2 1。燕尾匹配段的厚度小于漸變段的最大厚度，且燕尾匹配段 位于漸變段尾端的中間。漸變段尾端的上下段有兩個(gè)相同的介質(zhì)凸臺(tái)，介質(zhì)凸臺(tái)的高度為 預(yù)定的天線陣饋電波導(dǎo)中心波長(zhǎng)的1/8 1/4。漸變段與輻射段的長(zhǎng)度比為1 1 1 2。 漸變段的最小厚度為最大厚度的1/4 1/2，輻射段的最小厚度為最大厚度的1/4 1/2。在介質(zhì)桿天線陣列中，將介質(zhì)桿天線單元的燕尾匹配段插入天線陣列的波導(dǎo)饋電 結(jié)構(gòu)中，各介質(zhì)桿天線單元用于形成輻射特性，分別完成電磁波的發(fā)射和接收，供后端裝置 處理使用。本實(shí)用新型在一個(gè)方向漸變的結(jié)構(gòu)減小了加工難度，提高了介質(zhì)桿單元加工的一致性。而介質(zhì)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的引入一方面提高了天線的輻射性能，另一方面在介質(zhì)桿天線單元 組陣時(shí)，提高了各單元插入波導(dǎo)中深度的一致性。由于介質(zhì)桿天線單元采用特殊的設(shè)計(jì)結(jié) 構(gòu)，較之傳統(tǒng)的毫米波介質(zhì)天線陣列的介質(zhì)桿天線單元，本實(shí)用新型的介質(zhì)桿天線單元簡(jiǎn) 單，加工方便，一致性好，工作頻帶寬，覆蓋整個(gè)Ka波段。在沈.5 40GHz全頻段內(nèi)駐波 < 1.3，增益> 12dB，旁瓣電平低于主瓣14dB以上，增益變化3dB左右，主瓣3dB寬度在 30 50度之間，天線性能良好。

圖1 一種用于毫米波成像安檢裝置的超寬帶介質(zhì)桿天線單元的示意圖。1.燕尾匹配段2.漸變段3.輻射段4.介質(zhì)凸臺(tái)
具體實(shí)施方式
一種用于毫米波成像安檢裝置的超寬帶介質(zhì)桿天線單元，介質(zhì)桿天線單元為整體 結(jié)構(gòu)，分為燕尾匹配段1、漸變段2、輻射段3。燕尾匹配段1為燕尾型，漸變段2、輻射段3 為鍥型。燕尾匹配段1的厚度和寬度對(duì)應(yīng)于預(yù)定的天線陣饋電波導(dǎo)尺寸，燕尾匹配段1的 長(zhǎng)度為預(yù)定的天線陣饋電波導(dǎo)中心波長(zhǎng)1/2。燕尾匹配段1的厚度小于漸變段2的最大厚 度，且燕尾匹配段1位于漸變段2尾端的中間。漸變段2尾端的上下段有兩個(gè)相同的介質(zhì) 凸臺(tái)4，介質(zhì)凸臺(tái)4的高度為預(yù)定的天線陣饋電波導(dǎo)中心波長(zhǎng)的1/8。漸變段2與輻射段3 的長(zhǎng)度比為1 1。漸變段2的最小厚度為最大厚度的1/4，輻射段3的最小厚度為最大厚 度的1/4。在介質(zhì)桿天線陣列中，將介質(zhì)桿天線單元的燕尾匹配段1插入天線陣列的波導(dǎo)饋 電結(jié)構(gòu)中，各介質(zhì)桿天線單元用于形成輻射特性，分別完成電磁波的發(fā)射和接收，供后端裝 置處理使用。
權(quán)利要求1. 一種用于毫米波成像安檢裝置的超寬帶介質(zhì)桿天線單元，其特征在于介質(zhì)桿天線單 元為整體結(jié)構(gòu)，分為燕尾匹配段(1)、漸變段O)、輻射段(3)；燕尾匹配段(1)為燕尾型， 漸變段O)、輻射段(3)為鍥型；燕尾匹配段(1)的厚度和寬度對(duì)應(yīng)于預(yù)定的天線陣饋電 波導(dǎo)尺寸，燕尾匹配段(1)的長(zhǎng)度為預(yù)定的天線陣饋電波導(dǎo)中心波長(zhǎng)1/2 1 ；燕尾匹配段 (1)的厚度小于漸變段( 的最大厚度，且燕尾匹配段(1)位于漸變段( 尾端的中間；漸 變段( 尾端的上下段有兩個(gè)相同的介質(zhì)凸臺(tái)G)，介質(zhì)凸臺(tái)(4)的高度為預(yù)定的天線陣饋 電波導(dǎo)中心波長(zhǎng)的1/8 1/4 ；漸變段O)與輻射段(3)的長(zhǎng)度比為1 1 1 2 ；漸變 段O)的最小厚度為最大厚度的1/4 1/2，輻射段(3)的最小厚度為最大厚度的1/4 1/2 ；在介質(zhì)桿天線陣列中，將介質(zhì)桿天線單元的燕尾匹配段(1)插入天線陣列的波導(dǎo)饋電 結(jié)構(gòu)中，各介質(zhì)桿天線單元用于形成輻射特性，分別完成電磁波的發(fā)射和接收，供后端裝置 處理使用。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于毫米波成像安檢裝置的超寬帶介質(zhì)桿天線單元，介質(zhì)桿天線單元為整體結(jié)構(gòu)，分為燕尾匹配段(1)、漸變段(2)、輻射段(3)。燕尾匹配段(1)為燕尾型，漸變段(2)、輻射段(3)為鍥型。在介質(zhì)桿天線陣列中，將介質(zhì)桿天線單元的燕尾匹配段(1)插入天線陣列的波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)中，各介質(zhì)桿天線單元用于形成輻射特性，分別完成電磁波的發(fā)射和接收，供后端裝置處理使用。本實(shí)用新型在一個(gè)方向漸變的結(jié)構(gòu)減小了加工難度，提高了介質(zhì)桿單元加工的一致性。而介質(zhì)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的引入一方面提高了天線的輻射性能，另一方面在介質(zhì)桿天線單元組陣時(shí)，提高了各單元插入波導(dǎo)中深度的一致性。
文檔編號(hào)H01Q13/24GK201910489SQ20102068395
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者何巍, 年豐, 方維海, 柏兵 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究院二○三所