[发明专利]用于近距离精准探测的宽带和增益可控射频天线

说明书

本发明提供了一种用于近距离精准探测的宽带和增益可控射频天线，其具备宽带和增益可控功能，涉及天线应用设计的技术领域，包括在天线的介质基板上设计射频信号辐射贴片和微带线；天线介质基板包括相互平行的顶层设计平面和底层设计平面，截面为矩形；其中，在介质基板顶层设计射频信号辐射贴片，在介质基板底层设计微带线。射频信号辐射贴片设计为以介质基板矩形截面的短边中线为基准，两条对称指数曲线沿射频信号辐射方向延伸至矩形截面的短边形成一个指数曲线辐射开口；射频信号辐射贴片两侧对称分布多个平行矩形开口槽，具有抑制射频信号辐射贴片表面电流涡流产生的射频信号辐射能量不集中的技术问题。

技术领域

本发明涉及天线设计的技术领域，尤其是涉及一种用于近距离精准探测的宽带和增益可控射频天线。

背景技术

随着微波探测技术应用的不断发展，所需射频信号带宽不断拓宽。作为射频信号发射和回波信号接受的天线性能对探测精准度和灵敏度至关重要。射频探测天线设计，包括有效带宽、天线增益、功率损耗、辐射波瓣，以适应实际应用需求引起研究者的关注。

基于传统的Vivaldi天线结构的射频天线馈电后，天线两侧边缘产生电流涡流现象，造成辐射能量散失，回波损耗增大，天线增益减小，辐射波瓣方向性崎变的情况。因此，如何削弱天线贴片表面电流的涡流现象，并将射频信号的辐射能量集中于天线的开口处式亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于近距离精准探测的宽带和增益可控射频天线，以解决天线贴片表面电流涡流和辐射能量散失的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种所述用于近距离精准探测的宽带和增益可控射频天线包括在介质基板上设计射频信号辐射贴片和微带线；天线介质基板包括相互平行的顶层设计品平面和底层设计平面，截面为矩形；其中，在介质基板顶层设计射频信号辐射贴片，在介质基板底层设计微带线；射频信号辐射贴片设计为以介质基板矩形截面的短边中线为基准，两条对称指数曲线沿射频信号辐射方向延伸至矩形截面的短边形成一个指数曲线辐射开口；射频信号辐射贴片两侧对称分布多个平行矩形开口槽。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述矩形开口槽用于延长射频信号电流路径并削弱所述射频信号在辐射贴片表面电流涡流。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述射频信号辐射贴片的两条指数曲线以所述介质基板的截面短边中线为基准对称，所述射频信号辐射贴片在所述两条指数曲线两侧对称设计有多个平行矩形开口槽。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述矩形开口槽的长度通过以下公式确定：

其中，l为所述矩形开口槽的长度，ε为介质基板的介电常数，λ为工作频率的波长。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，每个所述矩形开口槽的宽度相同，所述矩形开口槽的宽度通过以下公式确定：

其中，dw为所述矩形开口槽的宽度，ε为介质基板的介电常数，λ为工作频率的波长。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述矩形开口槽之间的间距相等，所述矩形开口槽之间的间距通过以下公式确定：

dww0.25*λ

其中，dww为所述矩形开口槽之间的间距，λ为工作频率的波长。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述射频信号辐射贴片上还设置有矩形过渡槽，所述矩形过渡槽的长边与所述介质基板的截面短边中线平行，所述矩形过渡槽关于所述介质基板的截面短边中线对称。