CN106129611A - 一种对踵型宽频带Vivaldi天线 - Google Patents

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杨国辉
于赫
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    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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Abstract

本发明公开了一种对踵型宽频带Vivaldi天线，工作在5‑12GHz，具有结构简单、馈电方便、指向性好等优点。其天线类型为微带贴片类，主要结构包括介质板，金属贴片。其中金属贴片包括一个阻抗匹配巴伦和两片渐变型金属微带。为了提高天线的性能，本发明还提出了侧面开槽的对踵型Vivaldi天线，该设计有效的提高了Vivaldi天线的增益和带宽；此外，本发明还提出了一种新型的非对称型Vivaldi天线，该发明有效的提高了天线的阻抗带宽并且可以调整天线辐射方向。

Description

一种对踵型宽频带Vivaldi天线
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种对踵型宽频带Vivaldi天线。
背景技术
随着现代通信技术的发展，高性能天线已经越来越引起人们的关注，在许多的应用场合中，宽频带，高增益，定向性强的天线有着极其重要的作用，而卡塞格伦满足该应用条件，阻抗匹配巴伦能够有效的调整天线的匹配，使得天线的带宽很宽，而金属辐射微带有效的限制了电磁波的辐射方向，使得天线的传播方向较小，因此天线的增益得到了提高。Vivaldi天线有很多的应用，其中最主要的应用是在天线测量系统中的发射天线，由于宽频带的特性，能够给测量带来极大的方便。同时该天线加工方便，成本低，重量轻，具有广泛的应用。
发明内容
本发明为解决传统Vivaldi天线增益较低，频带较窄的问题，从而设计出一个便于携带，成本低，特性好的Vivaldi天线。
Vivaldi天线的结构主要包括主要结构包括介质板(1-1)，金属贴片(1-2；1-3；1-4)。其中金属贴片包括一个阻抗匹配巴伦(1-2；1-3)和两片渐变型金属微带(1-4)。介质板(1-1)采用FR4型覆铜板，通过化学蚀刻，制作出阻抗匹配巴伦(1-2；1-3)和两片渐变型金属微带(1-4)。如图1所示，天线下方为阻抗匹配巴伦，其主要作用为调整天线的阻抗匹配特性，一侧的巴伦为宽为3mm的金属带条(1-2)，而另一侧则由30mm渐变为3mm(1-3)，通过该渐变结构达到宽频带阻抗匹配；该天线的渐变型金属微带(1-4)分置于介质板的两侧，其内侧曲线为y＝1.07*exp(0.045*x)-4.5，外沿底部曲线为椭圆线。该结构能够有效的限制天线的传播方向，使天线的定向性有较大的提升，从而提升天线的增益。
本发明还提出了开槽型宽频带Vivaldi天线，该天线的内侧曲线为y＝1.07*exp(0.045*x)-4.5，外沿底部曲线为椭圆线，同时该天线还在外侧边沿处开槽(2-5)，槽深3mm，宽1mm，间隔1mm，该结构能够有效的扩展天线的带宽。
本发明还提出了非对称型宽频带Vivaldi天线，该天线的一侧内曲线为y＝1.07*exp(0.045*x)-4.5(3-4)，另一侧的内曲线为y＝1.07*exp(0.06*x)-4.5(3-5)，外沿底部曲线为椭圆线，该结构能够控制天线的辐射方向，在可重构方面有着极高的潜质。
附图说明
图1 Vivaldi天线结构正面(左)，反面(右)；
图2开槽型Vivaldi天线结构正面(左)，反面(右)
图3非对称型Vivaldi天线结构正面(左)，反面(右)
图4非对称开槽型Vivaldi天线结构正面(左)，反面(右)
附图标记说明1-1介质板；1-2阻抗匹配巴伦(微带结构)；1-3阻抗匹配巴伦(渐变结构)；1-4渐变型金属微带；2-1介质板；2-2阻抗匹配巴伦(微带结构)；2-3阻抗匹配巴伦(渐变结构)；2-4渐变型金属微带；2-5槽缝；3-1介质板；3-2阻抗匹配巴伦(微带结构)；3-3阻抗匹配巴伦(渐变结构)；3-4渐变型金属微带一；3-5渐变型金属微带二；4-1介质板；4-2阻抗匹配巴伦(微带结构)；4-3阻抗匹配巴伦(渐变结构)；4-4渐变型金属微带一；4-5渐变型金属微带二；4-6槽缝。
具体实施方式
具体实施方式一：本发明所设计的Vivaldi天线包括介质板(1-1)，其上通过金属蚀刻加载阻抗匹配巴伦(1-2；1-3)和两片渐变型金属微带(1-4)。阻抗匹配巴伦的主要作用为调整天线的阻抗匹配特性，一侧的巴伦为宽为3mm的金属带条(1-2)，而另一侧则由30mm渐变为3mm(1-3)，通过该渐变结构达到宽频带阻抗匹配；该天线的渐变型金属微带(1-4)分置于介质板的两侧，其内侧曲线为y＝1.07*exp(0.045*x)-4.5，外沿底部曲线为椭圆线，该天线的工作带宽为5-12GHz，波束宽度60°，增益为10dB。
具体实施方式二：本发明所设计的Vivaldi天线包括介质板(2-1)，其上通过金属蚀刻加载阻抗匹配巴伦(2-2；2-3)和两片渐变型金属微带(2-4)。阻抗匹配巴伦的主要作用为调整天线的阻抗匹配特性，一侧的巴伦为宽为3mm的金属带条(2-2)，而另一侧则由30mm渐变为3mm(2-3)，通过该渐变结构达到宽频带阻抗匹配；该天线的渐变型金属微带(2-4)分置于介质板的两侧，其内侧曲线为y＝1.07*exp(0.045*x)-4.5，外沿底部曲线为椭圆线，同时该天线还在外侧边沿处开槽(2-5)，槽深3mm，宽1mm，间隔1mm，该天线的工作带宽为3-12GHz，波束宽度60°，增益为12dB。
具体实施方式三：本发明所设计的Vivaldi天线包括介质板(3-1)，其上通过金属蚀刻加载阻抗匹配巴伦(3-2；3-3)和两片渐变型金属微带(3-4；3-5)。阻抗匹配巴伦的主要作用为调整天线的阻抗匹配特性，一侧的巴伦为宽为3mm的金属带条(3-2)，而另一侧则由30mm渐变为3mm(3-3)，通过该渐变结构达到宽频带阻抗匹配；该天线的渐变型金属微带，一侧内曲线为y＝1.07*exp(0.045*x)-4.5(3-5)，另一侧的内曲线为y＝1.07*exp(0.06*x)-4.5(3-5)，外沿底部曲线为椭圆线，该天线的工作带宽为5-12GHz，波束宽度50°，指向为偏向内曲线为y＝1.07*exp(0.06*x)-4.5方向10°增益为10dB。

Claims (7)

1.如图1所示，本发明所设计的对踵型宽频带Vivaldi天线主要包括介质板，金属贴片,其中金属贴片包括一个阻抗匹配巴伦和两片渐变型金属微带。
2.本发明所设计对踵型宽频带Vivaldi天线的尺寸为60mm×30mm，工作频带为5-12GHz，天线尺寸为与波长相当。
3.本发明所设计对踵型宽频带Vivaldi天线的阻抗巴伦匹配，该阻抗匹配巴伦由置于介质板两侧的金属微带组成，其中一面的金属带条为宽度为3mm的微带，另一面则由宽度30mm渐变至3mm的微带构成，两个带条的端点分别连接馈电点的正极与负极，从而构成馈电结构，使得改天线能够向空间辐射电磁波。
4.本发明所设计对踵型宽频带Vivaldi天线的两片渐变型金属微带，该金属微带为对踵结构，分别置于介质板的两侧，其中内侧曲线沿y＝1.07*exp(0.045*x)-4.5蚀刻，外沿底部曲线为椭圆线，该结构能够有效的限制天线的传播方向，使天线的定向性有较大的提升，从而提升天线的增益。
5.本发明所设计对踵型宽频带Vivaldi天线的两片渐变型金属微带，该金属微带为对踵结构，分别置于介质板的两侧，其中内侧曲线沿y＝1.07*exp(0.045*x)-4.5蚀刻，外沿底部曲线为椭圆线，此外，在该结构外沿曲线上部，沿电磁波传播方向开槽，槽深3mm，宽1mm，间隔1mm，该结构能够有效的限制天线的传播方向，使天线的定向性有较大的提升，从而提升天线的增益，同时，开槽结构改变了天线的边沿电流分布，能够有效的提升天线的阻抗带宽。
6.本发明所设计对踵型宽频带Vivaldi天线的两片渐变型金属微带，该金属微带为对踵结，分别置于介质板的两侧，其中一侧的内曲线沿y＝1.07*exp(0.045*x)-4.5蚀刻，另一侧的内曲线沿y＝1.07*exp(0.06*x)-4.5蚀刻，外沿底部曲线为椭圆线，该结构能够有效的限制天线的传播方向，由于两侧金属微带的结构式非对称的，因此其传播方向偏向于内曲线为y＝1.07*exp(0.06*x)-4.5的微带方向，通过调整该微带的结构，能够认为的控制电磁波的传播方向，由可重构功能的潜质。
7.本发明所设计对踵型宽频带Vivaldi天线的两片渐变型金属微带，该金属微带为对踵结构，分别置于介质板的两侧，其中一侧的内曲线沿y＝1.07*exp(0.045*x)-4.5蚀刻，另一侧的内曲线沿y＝1.07*exp(0.06*x)-4.5蚀刻，外沿底部曲线为椭圆线，此外，在该结构外沿曲线上部，沿电磁波传播方向开槽，槽深3mm，宽1mm，间隔1mm，该结构能够有效的限制天线的传播方向，由于两侧金属微带的结构式非对称的，因此其传播方向偏向于内曲线为y＝1.07*exp(0.06*x)-4.5的微带方向，通过调整该微带的结构，能够认为的控制电磁波的传播方向，由可重构功能的潜质，同时由于开槽结构，使得天线的阻抗带宽得以扩展。
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