本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于裂縫檢測的高頻探地雷達碟形天線，包括印刷電路板和SMA接頭，所述印刷電路板的一表面上蝕刻有兩個對稱設(shè)置的天線極子和兩條對稱設(shè)置的微帶饋線，天線極子的形狀為等腰三角形且頂角相對設(shè)置，兩條微帶饋線平行設(shè)置，每條微帶饋線的一端對應(yīng)連接一個天線極子的頂角，每條微帶饋線的另一端連接SMA接頭，所述SMA接頭設(shè)于印刷電路板的邊緣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)中心頻率為3.5GHz，且S21曲線在高頻段曲線平滑、保持在-30dB左右，具有造價低、性能好的特點。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及探地雷達的設(shè)計領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于裂縫檢測的高頻探地雷達碟形天線。
技術(shù)介紹
探地雷達(Ground Penetrating Radar，GPR)系統(tǒng)，是通過無線電波來確定地下介質(zhì)分布的一種技術(shù)和方法，其基本原理是通過發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，由于電磁波在地下介質(zhì)中傳播時遇到存在電性差異的界面時發(fā)生反射，通過對接收天線接收到反射回地面的電磁波的波形、振幅、時間變化特征等參數(shù)進行分析，來推斷地下介質(zhì)的空間位置、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和埋藏深度等信息。近年來，探地雷達技術(shù)得到了長足的發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于公路、橋梁、隧道、礦井等場合的無損探測、地質(zhì)勘探研究等。對于諸如隧道、橋梁、管道等處于隱蔽位置的結(jié)構(gòu)裂縫采用傳統(tǒng)方法往往難以對其進行檢測，而利用高頻的探地雷達系統(tǒng)，通過采用適當(dāng)頻率、合理形式的雷達天線則能夠達到檢測結(jié)構(gòu)裂縫的精度和適應(yīng)性要求。天線是探地雷達系統(tǒng)中關(guān)鍵的部件之一，其參數(shù)直接影響到GPR系統(tǒng)的整體性能。在探地雷達系統(tǒng)中，不同的探地雷達天線具有不同的天線性能與環(huán)境適應(yīng)性。其天線的性能主要體現(xiàn)在天線的S11和S21參數(shù)上，S11參數(shù)代表著天線在不同的頻率上對于的發(fā)射效率，他決定了雷達天線的中心頻率。而S21參數(shù)代表著不同頻率上接收天線接收到的由發(fā)射天線發(fā)射信號的效率，他決定了雷達天線的工作帶寬。平面蝶形天線由于具有結(jié)構(gòu)簡單，加工簡單、制造成本低等優(yōu)點，成為目前探地雷達系統(tǒng)中收發(fā)天線的主要形式之一，并得到了廣泛的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種用于裂縫檢測的高頻探地雷達碟形天線，中心頻率為3.5GHz，且S21曲線在高頻段曲線平滑、保持在-30dB左右，具有造價低、性能好的特點。本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種用于裂縫檢測的高頻探地雷達碟形天線，包括印刷電路板和SMA接頭，所述印刷電路板的一表面上蝕刻有兩個對稱設(shè)置的天線極子和兩條對稱設(shè)置的微帶饋線，天線極子的形狀為等腰三角形且頂角相對設(shè)置，兩條微帶饋線平行設(shè)置，每條微帶饋線的一端對應(yīng)連接一個天線極子的頂角，每條微帶饋線的另一端連接SMA接頭，所述SMA接頭設(shè)于印刷電路板的邊緣。每個天線極子的底邊為13?17mm，高為23?27mm。每個天線極子的底邊為15mm，高為25mm。天線極子之間間距為1.8?2.2mm。天線極子之間間距為2mm。每條微帶饋線的寬為1.3?1.7mm，長為13?17mm。每條微帶饋線的寬為1.5mm，長為15mm。所述印刷電路板的長為60?64mm，高為24?28mm，厚為1.3?1.7mm。所述印刷電路板的長為62mm，寬為26mm，厚為1.5mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點:1)該天線在印刷電路板上蝕刻形成特定形狀的銅箔，具有的平面結(jié)構(gòu)能夠適用于需要將天線與介質(zhì)貼合的檢測環(huán)境，尤其是對于諸如裂縫空洞等結(jié)構(gòu)損傷的檢測。2)該天線的設(shè)計使得中心頻率為3.3?3.5GHz，能夠滿足毫米級的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的檢測要求。3)天線的設(shè)計具有較好的S21性能:在高頻段(1.5GHz-4GHz)曲線平滑、且接收效率高。4)直接在印刷電路板上進行蝕刻即可完成，加工簡單、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。5)單個天線的尺寸僅為62mm*26mm，結(jié)構(gòu)小巧，便于攜帶操作，適用于混凝土等材料結(jié)構(gòu)損傷檢測。6)天線極子、微帶饋線的尺寸根據(jù)檢測環(huán)境設(shè)計，當(dāng)每個天線極子的底邊為15mm，高為25mm，天線極子之間間距為2mm，每條微帶饋線的寬為1.5mm，長為15mm，可獲得中心頻率為3.5GHz左右，具有更高的中心頻率，且在高頻段(1.5GHZ-4GHZ)曲線平滑度與接收效率最佳。【附圖說明】圖1為本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)的正視示意圖圖2為本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意圖；圖3為本專利技術(shù)蝶形天線的印刷電路板尺寸設(shè)計示意圖；圖4為實施例一中碟形天線的S21曲線示意圖；圖5為實施例一中蝶形天線的S11曲線示意圖。圖中:1、天線極子，2、微帶饋線，3、焊接點，4、SMA接頭，5、印刷電路板。【具體實施方式】下面結(jié)合附圖和具體實施例對本專利技術(shù)進行詳細說明。本實施例以本專利技術(shù)技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術(shù)的保護范圍不限于下述的實施例。實施例一如圖1和圖2所示，一種用于裂縫檢測的高頻探地雷達碟形天線，包括印刷電路板5和SMA接頭4，印刷電路板5的一表面上蝕刻有兩個對稱設(shè)置的天線極子1和兩條對稱設(shè)置的微帶饋線2，則印刷電路板5上留下特定形狀的銅箔，天線極子1的形狀為等腰三角形且頂角相對設(shè)置，兩條微帶饋線2平行設(shè)置，每條微帶饋線2的一端對應(yīng)連接一個天線極子1的頂角，每條微帶饋線2的另一端通過焊接點3連接SMA接頭4，SMA接頭4設(shè)于印刷電路板5的邊緣。如圖3所示，印刷電路板5的長為B，高為H，在上面進行蝕刻，留下圖中的陰影部分，陰影部分包括天線極子1和微帶饋線2。每個天線極子1的底邊為h，高為L，等腰三角形的頂角角度為Θ。天線極子1之間間距為G。每條微帶饋線2的寬為w，長為s。本實施例中，印刷電路板5的長B取值為62mm，寬L取值為26mm，厚取值為1.5mm。每個天線極子1的底邊h取值為15mm，高L取值為25mm。天線極子1之間間距G取值為2mm。每條微帶饋線2的寬取w值為1.5mm,長s取值為15mm。對上述尺寸的蝶形天線進行性能測試，圖4為本專利技術(shù)中碟形天線的S21曲線，其在1.5GHz至4GHz的范圍內(nèi)較為平滑，且都基本保持在_30dB左右，性能較好。圖5為本專利技術(shù)碟形天線的S11曲線，可以看出在3.5GHz左右的位置天線的S11參數(shù)在-10dB以下且達到最低點，故其中心頻率為3.5GHz。綜上，本專利技術(shù)蝶形天線具有的平面結(jié)構(gòu)能夠適用于需要將天線與介質(zhì)貼合的檢測環(huán)境，尤其是對于諸如裂縫空洞等結(jié)構(gòu)損傷的檢測。且碟形天線具有工作頻帶寬的特點，性能較好。實施例二本實施例與實施例一的區(qū)別在于，該蝶形天線中印刷電路板5的長B為60_，高Η為24_，厚為1.3_，在上面進行蝕刻，留下圖中的陰影部分，陰影部分包括天線極子1和微帶饋線2。每個天線極子1的底邊h為13mm，高L為23mm。天線極子1之間間距G為1.8mm。每條微帶饋線2的寬w為1.3mm，長s為13mm。其余結(jié)構(gòu)同實施例一。經(jīng)過測試，該尺寸天線對應(yīng)的S21曲線在1.5GHz至4GHz的范圍內(nèi)較為平滑，且都基本保持在_40dB左右，性能較好，且S11曲線中心頻率為3.3GHz左右。實施例三本實施例與實施例一的區(qū)別在于，該蝶形天線中印刷電路板5的長B為64_，高Η為28mm，厚為1.7mm，在上面進行蝕刻，留下圖中的陰影部分，陰影部分包括天線極子1和微帶饋線2。每個天線極子1的底邊h為17mm，高L為27mm，Θ為等腰三角形的頂角角度。天線極子1之間間距G為2.2mm。每條微帶饋線2的寬w為1.7mm,長s為17mm。經(jīng)過測試，該尺寸天線對應(yīng)的S21曲線在1.5GHz至4GHz的范圍內(nèi)較為平滑，且都基本保持在_40dB左右，性能較好，且S11曲線中心頻率為3.3GHz左右。【主權(quán)項】1.一種用于裂縫檢測的高頻探地雷達碟形天線，包括印刷電路板和SMA接頭，其特征在于，所述印刷電路板的一表面上蝕刻有兩個對稱設(shè)置的天線極子和兩條對稱設(shè)置本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種用于裂縫檢測的高頻探地雷達碟形天線，包括印刷電路板和SMA接頭，其特征在于，所述印刷電路板的一表面上蝕刻有兩個對稱設(shè)置的天線極子和兩條對稱設(shè)置的微帶饋線，天線極子的形狀為等腰三角形且頂角相對設(shè)置，兩條微帶饋線平行設(shè)置，每條微帶饋線的一端對應(yīng)連接一個天線極子的頂角，每條微帶饋線的另一端連接SMA接頭，所述SMA接頭設(shè)于印刷電路板的邊緣。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王承，閔紅，宋喆，謝雄耀，周紅，樓鐵城，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)上海市電力公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31
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