[发明专利]一种用于探地雷达的宽带定向偶极子天线

说明书

本发明公开的一种用于探地雷达的宽带定向偶极子天线，包括偶极子天线本体和半包围的吸波结构；所述吸波结构具有一开口侧，偶极子天线本体设置在吸波结构中并位于开口侧，偶极子天线本体通过同轴馈电线与吸波结构连接；所述吸波结构由内而外依次包括微结构金属单元、吸波层和发射板，微结构金属单元的频率选择表面位于靠近偶极子天线本体的一侧，微金属块铺设与吸波层的表面，吸波层粘接在发射板上，该宽带定向偶极子天线结构紧凑，整体厚度不超过130mm，宽度不超过350mm，长度不超过900m。可用于地表探地雷达系统，也可用于机载探地雷达系统。

技术领域

本发明涉及探地雷达的设计领域，特别涉及一种用于探地雷达的宽带定向偶极子天线。

背景技术

探地雷达是用频率介于25MHz～4000MHz的高频电磁波来对地下媒质的几何结构、空间位置以及埋藏深度进行合理评估和推测的地球物理方法。探地雷达具有经济环保、高效无损、可以实现高分辨率成像等特点，因此被广泛应用于工程检测、环境保护、文物考古、灾害救援、资源探测、水文水利等领域。探地雷达工作于地表，需要向地下发射探测信号，如果采用全向天线，不仅向地下发射的信号能量较小，且探测过程中探地雷达周围的地表环境也会对接收信号产生干扰，严重影响探地雷达的探测精度，因此探地雷达天线设计的重心已经向着定向天线转移。

天线是雷达系统最重要的部件之一，天线在雷达系统中主要有两个方面的作用：一是实现电路系统中的导行波与自由空间波的自由转换；二是实现自由空间波的定向发射与接收。由于探地雷达的工作频率一般为100MHz～1GHz，而适合此频段的传统定向天线如喇叭天线、Vivaldi天线等往往具有较大的尺寸和重量；并且探地雷达天线还要满足特定的要求，如良好的辐射波形、时域方向图、阻抗匹配等，因此定向天线的设计是整个探地雷达系统设计的难点所在。

偶极子天线具有结构简单、辐射性能好等特点，是雷达系统中常见的天线。但由于偶极子天线工作带宽较窄且不具有定向辐射的特性，使得常规偶极子天线无法满足探地雷达对天线性能的要求，因此研制一种宽频带、高定向性、适合于探地雷达系统的偶极子天线是探地雷达系统开发中亟需解决问题。

发明内容

针对偶极子天线工作带宽较窄且不具有定向辐射的特性，使得常规偶极子天线无法满足探地雷达对天线性能的要求的问题，本发明提供一种用于探地雷达的宽带定向偶极子天线，天线工作频率为140MHz～250MHz，中心频点为195MHz，时域波形保真度高，前后向辐射波形幅度比大于10dB，且厚度不大于13cm。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于探地雷达的宽带定向偶极子天线，包括偶极子天线本体和半包围的吸波结构；

所述吸波结构具有一开口侧，偶极子天线本体设置在吸波结构中并位于开口侧，偶极子天线本体通过同轴馈电线与吸波结构连接；

所述吸波结构由内而外依次包括微结构金属单元、吸波层和发射板，微结构金属单元的频率选择表面位于靠近偶极子天线本体的一侧，微金属块铺设与吸波层的表面，吸波层粘接在发射板上。

优选的，所述微结构金属单元由若干微金属块呈阵列排布形成。

优选的，所述吸波层为镍锌磁性制成的吸波板。

优选的，所述吸波结构的横截面为喇叭状。

优选的，所述吸波结构包括顶部反射板，以及设置在其两侧并向下延伸的侧反射板，两个侧反射板倾斜设置。

优选的，所述偶极子天线本体包括天线基板，以及设置在其顶面和底面的天线片，两个天线片分别位于天线基板的两端，并且两个天线片相互靠近的一端的垂直投影相互重合。