CN108493596A - 一种天线和天线阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天线和天线阵列，包括：辐射层、接地板和馈电微电线；所述辐射层设置在所述接地板的上表层，所述馈电微电线设置在所述接地板的下表层；所述辐射层上设置有槽线谐振腔、对称设置在所述辐射层两侧的至少两个半椭圆形开槽和对称设置的半月槽，其中，所述槽线谐振腔由圆形槽线和渐变槽线组成，每一侧的所述半椭圆开槽与同侧的所述半月槽相连，且所述槽线谐振腔开槽、所述半椭圆形开槽和所述半月槽通过挖空所述辐射层形成。本方案能够提高飞行器的隐身效果。

Description

一种天线和天线阵列
技术领域
本发明涉及无线电技术领域，尤其涉及一种天线和天线阵列。
背景技术
天线是飞行器上的组成部分，其隐身性能的好坏直接影响飞行器整体的隐身性能，具有举足轻重的作用。
目前，四代机雷达使用的是波导裂缝相控阵天线，其结构项和模式项散射最大方向相同，两种散射叠加后会导致后向散射加大，不利于天线的隐身设计，从而使得飞行器的隐身效果差。
因此，针对以上不足，需提供一种能够提高飞行器隐身效果的天线。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供了一种天线和天线阵列，能够提高飞行器的隐身效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种天线，包括：辐射层、接地板和馈电微电线；
所述辐射层设置在所述接地板的上表层，所述馈电微电线设置在所述接地板的下表层；
所述辐射层上设置有槽线谐振腔、对称设置在所述辐射层两侧的至少两个半椭圆形开槽和对称设置的半月槽，其中，所述槽线谐振腔由圆形槽线和渐变槽线组成，每一侧的所述半椭圆开槽与同侧的所述半月槽相连，且所述槽线谐振腔开槽、所述半椭圆形开槽和所述半月槽通过挖空所述辐射层形成。
优选地，所述辐射层每一侧设置有两个所述半椭圆形开槽，其中，所述两个半椭圆形开槽为上下布置，且每一侧位于上方的所述半椭圆形开槽与同侧的所述半月槽相连。
优选地，所述渐变槽线满足以下公式，其中，所述渐变槽线的最大辐射方向为X轴方向，且置于XY平面上：
其中，所述C表征系数，所述e表征自然常数，所述Wk表征所述渐变槽线的向外开口宽度，所述Wz表征所述渐变槽线与所述圆形槽线连接处的宽度，所述L表征所述渐变槽线的长度。
优选地，所述天线驻波比小于2的频率覆盖为2.2GHz-13 GHz。
优选地，所述天线的增益变化区间为[2.31dB，11.48dB]。
优选地，所述辐射层每一侧位于上方的所述半椭圆形开槽的长度为30mm，宽度为5mm。
优选地，所述辐射层每一侧位于下方的所述半椭圆形开槽的长度为48mm，宽度为15mm。
优选地，所述天线的长度为120mm、宽度为80mm、厚度为0.5mm。
优选地，所述圆形槽线的直径为40mm。
优选地，所述接地板的板材为FR-4环氧树脂。
第二方面，本发明实施例提供了一种天线阵列，包括第一方面中任一项所述的天线；
所述天线阵列由至少两个所述天线排列组成，其中，每两个相连的所述天线间距范围为[80mm，120mm]。
优选地，所述天线阵列对应的雷达散射截面满足以下公式：
其中，所述σ表征所述雷达散射界面，所述n表征负载的数量，所述b表征所述天线阵列的匹配接收向量，所述e表征自然常数，所述Er表征在天线阵列环境中各个天线的辐射场，所述Γ表征负载反射系数矩阵，所述I表征单位矩阵，所述S表征互耦的参数矩阵，所述Ei表征电场的入射场。
优选地，所述天线阵列的维度包括1维或2维。
在本发明实施例中，在本方案提供的天线结构中，设置槽线谐振腔可以保证天线的良好的信号传输和辐射特性满足工程应用要求，设置半月槽可以增强天线的增益，而设置半椭圆形开槽，不仅可以减小辐射层的面积，还可以使得天线辐射最大方向与镜面散射最大方向正交，即结构项和模式项散射的最大方向垂直，实现减小电磁波的反射的目的，从而有利于天线的隐身，进而能够提高飞行器的隐身效果。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种天线的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的另一种天线的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的一种天线的驻波比曲线图；
图4是本发明一实施例提供的一种天线最大辐射方向增益图；
图5A是本发明一实施例提供的一种天线在2.2GHz工作频率处的辐射方向图；
图5B是本发明一实施例提供的一种天线在4GHz工作频率处的辐射方向图；
图5C是本发明一实施例提供的一种天线在6GHz工作频率处的辐射方向图；
图5D是本发明一实施例提供的一种天线在8GHz工作频率处的辐射方向图；
图5E是本发明一实施例提供的一种天线在10GHz工作频率处的辐射方向图；
图5F是本发明一实施例提供的一种天线在12GHz工作频率处的辐射方向图；
图6是本发明一实施例提供的一种天线阵列的结构示意图；
图7是本发明一实施例提供的一种天线阵列在10GHz、接50欧姆负载时的辐射方向图；
图8A是本发明一实施例提供的一种天线阵列在10GHz、接100欧姆负载时的总散射场示意图；
图8B是本发明一实施例提供的一种天线阵列在10GHz、接100欧姆负载时的HH极化单站雷达散射截面积RCS曲线示意图；
图8C是本发明一实施例提供的一种天线阵列在10GHz、接100欧姆负载时的VH极化单站RCS曲线示意图；
图9A是本发明一实施例提供的一种天线阵列在10GHz、接150欧姆负载时的总散射场示意图；
图9B是本发明一实施例提供的一种天线阵列在10GHz、接150欧姆负载时的HH极化单站RCS曲线示意图；
图9C是本发明一实施例提供的一种天线阵列在10GHz、接150欧姆负载时的VH极化单站RCS曲线示意图；
图10A是本发明一实施例提供的一种天线阵列在9GHz、接100欧姆负载时的总散射场的示意图；
图10B是本发明一实施例提供的一种天线阵列在9GHz、接100欧姆负载时的HH极化单站RCS曲线示意图；
图10C是本发明一实施例提供的一种天线阵列在9GHz、接100欧姆负载时的VH极化单站RCS曲线示意图；
图11A是本发明一实施例提供的一种天线阵列在9GHz、接150欧姆负载时的总散射场示意图；
图11B是本发明一实施例提供的一种天线阵列在9GHz、接150欧姆负载时的HH极化单站RCS曲线示意图；
图11C是本发明一实施例提供的一种天线阵列在9GHz、接150欧姆负载时的VH极化单站RCS曲线示意图；
图12A是本发明一实施例提供的一种天线阵列在11GHz、接100欧姆负载时的总散射场示意图；
图12B是本发明一实施例提供的一种天线阵列在11GHz、接100欧姆负载时的HH极化单站RCS曲线示意图；
图12C是本发明一实施例提供的一种天线阵列在11GHz、接100欧姆负载时的VH极化单站RCS曲线示意图；
图13A是本发明一实施例提供的一种天线阵列在11GHz、接150欧姆负载时的总散射场示意图；
图13B是本发明一实施例提供的一种天线阵列在11GHz、接150欧姆负载时的HH极化单站RCS曲线示意图；
图13C是本发明一实施例提供的一种天线阵列在11GHz、接150欧姆负载时的VH极化单站RCS曲线示意图；
图14A是本发明一实施例提供的一种天线阵列在X波段、接100欧姆负载时的总散射场示意图；
图14B是本发明一实施例提供的一种天线阵列在X波段、接100欧姆负载时的HH极化单站RCS曲线示意图；
图14C是本发明一实施例提供的一种天线阵列在X波段、接100欧姆负载时的VH极化单站RCS曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了一种天线，包括：
辐射层101、接地板102和馈电微电线103；
所述辐射层101设置在所述接地板102的上表层，所述馈电微电线103设置在所述接地板的下表层；
所述辐射层101上设置有槽线谐振腔、对称设置在所述辐射层两侧的至少两个半椭圆形开槽1011和对称设置的半月槽1012，其中，所述槽线谐振腔由圆形槽线1013和渐变槽线1014组成，每一侧的所述半椭圆开槽1011与同侧的所述半月槽1012相连，且所述槽线谐振腔开槽、所述半椭圆形开槽和所述半月槽通过挖空所述辐射层形成。
需要说明的是，在本方案提供的天线结构中，设置槽线谐振腔可以保证天线的良好的信号传输和辐射特性满足工程应用要求，设置半月槽可以增强天线的增益，而设置半椭圆形开槽，不仅可以减小辐射层的面积，还可以使得天线辐射最大方向与镜面散射最大方向正交，即结构项和模式项散射的最大方向垂直，实现减小电磁波的反射的目的，从而有利于天线的隐身，进而能够提高飞行器的隐身效果。
可以理解的是，本实施例一中提供的天线可以为Vivaldi天线。
实施例二
为了增强天线的增益，所述辐射层每一侧设置有两个所述半椭圆形开槽，其中，所述两个半椭圆形开槽为上下布置，且每一侧位于上方的所述半椭圆形开槽与同侧的所述半月槽相连。
在本发明实施例中，在辐射层的每一侧均设置两个半椭圆形开槽，不仅可以增加带宽，还可以避免开槽过多而导致电磁波辐射方向改变而降低增益。而将对称设置的半月槽与同侧位于上方的半椭圆形开槽相连，还可以进一步增强天线的增益，从而使得天线的电磁波信号增强。
实施例三
在本发明一实施例中，所述渐变槽线满足以下公式，其中，所述渐变槽线的最大辐射方向为X轴方向，且置于XY平面上：
其中，所述C表征系数，所述e表征自然常数，所述Wk表征所述渐变槽线的向外开口宽度，所述Wz表征所述渐变槽线与所述圆形槽线连接处的宽度，所述L表征所述渐变槽线的长度。
可以理解的是，所述C可以是预先设置的具有固定值的系数。
其中，渐变槽线的向外开口宽度为60mm，渐变槽线的长度为78mm。
在本发明实施例中，当最大辐射方向为X轴方向的天线水平置于XY平面上时，通过预先设置的渐变槽线的向外开口宽度、渐变槽线与圆形槽线连接处的宽度，以及渐变槽线的长度即可确定渐变槽线上的每一个点的坐标点，进而确定渐变槽线，而确定的渐变槽线可以对辐射的电磁波起到引向作用。
实施例四
在本发明一实施例中，所述天线驻波比小于2的频率覆盖为2.2GHz-13GHz。
在本发明实施例中，本方发明提供的天线通过改进对辐射特性影响较小，却对散射特性影响相对较大的部分，可以实现其驻波比小于2的频率覆盖2.2GHz-13GHz，完全覆盖X波段，满足X波段、带宽大于2GHz的设计要求。
实施例五
在本发明一实施例中，所述天线的增益变化区间为[2.31dB，11.48dB]。
在本发明实施例中，本发明实施例提供的天线增益变化区间为2.31dB至11.48dB，在X波段8GHz-12GHz，其增益最小值为12GHz处对应的9.25dB，因此，可见天线具有较高的增益。
实施例六
在本发明一实施例中，所述辐射层每一侧位于上方的所述半椭圆形开槽的长度为30mm，宽度为5mm。
在本发明实施例中，在辐射层的每一个设置半椭圆形开槽，可以使得天线的带宽更宽，实现缩小电磁波的反射的目的，从而使得飞行器的隐形效果更好。
实施例七
在本发明一实施例中，所述辐射层每一侧位于下方的所述半椭圆形开槽的长度为48mm，宽度为15mm。
在本发明实施例中，由于辐射层为金属层(例如，铜层)，所以在保证良好的信号传输和辐射特性前提下，使辐射层的面积尽可能减小，从而可以在不影响天线辐射性能的情况下，实现天线的雷达散射面积RCS缩减。
实施例八
在本发明一实施例中，所述天线的长度为120mm、宽度为80mm、厚度为0.5mm。
在本发明实施例中，由于设置在接地板上表层的辐射层为薄金属层，因此忽略辐射层的厚度，因此天线的长、宽、厚为接地板的尺寸，即接地板的长度为120mm、宽度为80mm、厚度为0.5mm。
实施例九
在本发明一实施例中，所述圆形槽线的直径为40mm。
可以理解的是，本实施例九与实施例六和实施例七基本相同，故相同之处不在赘述，不同之处在于，设置圆形槽线可以对馈电微电线起到阻抗匹配作用。
实施例十
在本发明一实施例中，所述接地板的板材为FR-4环氧树脂。
在本发明实施例中，接地板的板材为FR-4环氧树脂，可以起到很好的绝缘作用，并且FR-4环氧树脂的耐高温高达140度，所以不用担心随着温度的升高，绝缘性能会受到严重的破坏，因此不仅可以提高天线的绝缘性能还可以提高天线的耐热性能。
进一步地，接地板的介电常数为4.5。
如图2所示，示出了实施例六、实施例七、实施例八和实施例九中的参数。
如图3所示，示出了所述天线的驻波比曲线图。
如图4所示，示出了所述天线最大辐射方向增益图。
如图5A至图5F所示，分别展示了所述天线在2.2GHz、4GHz、6GHz、8GHz、10GHz和12GHz工作频率处的的辐射方向图，即E面与H面辐射方向图，可见随着频率升高，增益升高伴随着主平面内的辐射波束变窄，但是所述天线整个工作频带内方向图较为稳定，适合用于组阵进行宽频带阵列的特性分析。
如图6所示，本发明实施例提供了如上述实施例中任一所述天线的天线阵列，包括：
所述天线阵列601由至少两个所述天线6011排列组成，其中，每两个相连的所述天线间距范围为[80mm，120mm]。
需要说明的是，天线阵列由上述任一所述的天线组成，由于天线能够减小电磁波的反射，因此天线阵列同样具有可以减小电磁波反射的作用，能够在不影响天线辐射性能情况下实现天线RCS的缩减，从而可以提高飞行器的隐身效果。
可以理解的是，本实施例提供的天线阵列可以为Vivaldi天线，并且在由至少两个天线沿X轴方向排列而成的天线阵列中，每两个相连的天线之间的间距为80mm；至少两个天线沿Y轴方向排列而成的天线阵列中，每两个相连的天线之间的间距为120mm。
在本发明一实施例中，所述天线阵列对应的雷达散射截面满足以下公式：
其中，所述σ表征所述雷达散射界面，所述n表征负载的数量，所述b表征所述天线阵列的匹配接收向量，所述e表征自然常数，所述Er表征在天线阵列环境中各个天线的辐射场，所述Γ表征负载反射系数矩阵，所述I表征单位矩阵，所述S表征互耦的参数矩阵，所述Ei表征电场的入射场。
在本发明一实施例中，所述天线阵列的维度包括1维或2维。
可以理解的是，由于提供的天线阵列为相控阵天线，因此天线阵列的维度包括1维或2维，即天线阵列可以由多个天线单元沿X轴方向排列和/或沿Y轴方向排列而成的天线阵列。
为了更加清楚的说明本发明的技术方案及优点，下面以由16个Vivaldi天线单元沿Y轴正方向排列而成的Vivaldi天线阵列为例，对本发明实施例提供的一种天线阵列进行详细说明，如图6所示，包括：
每两个相连的Vivaldi天线间距为80mm；
具体地，在Vivaldi天线阵列中，每两个相连的Vivaldi天线间距为80mm，即两个Vivaldi天线之间无缝隙。
针对每一个Vivaldi天线，
Vivaldi天线由辐射层、接地板和馈电微电线组成；
辐射层设置在接地板的上表层，馈电微电线设置在接地板的下表层；
具体地，在接地板的下表层设置馈电微电线，不仅可以起到终端负载匹配作用，还可以向槽线谐振腔中的圆形槽线和渐变槽线耦合馈电，而设置的馈电微电线为波导馈电微电线，即利用波导馈电，因此可以避免在接地板上设置金属通孔，从而可以降低Vivaldi天线的制作要求，使得Vivaldi天线的制作更简单。
需要说明的是，馈电微电线由扇形结构、长带状线结构和短带状线结构组成，其中，短带状线结构的一端与扇形结构相连，另一端与长带状线结构相连，以及馈电微电线对应的输入阻抗为50欧姆。
辐射层上设置有槽线谐振腔、对称设置在两侧的半椭圆形开槽和对称设置的半月槽；
槽线谐振腔由圆形槽线和渐变槽线组成；
每一侧的半椭圆形开槽的数量为两个，且半椭圆形开槽为上下布置；
具体地，在辐射层的每一侧均设置半椭圆形开槽，不仅可以使得天线加入了新的电感，保证了天线的带宽更宽，会缩小电磁波的反射，从而使得飞行器的隐形效果更好，还可以避免开槽过多而使得辐射方向改变，进而导致增益降低。
每一侧的半月槽与同侧位于上方的半椭圆形开槽相连。
具体地，由于馈电微电线位于天线的下方，因此每一侧的半月槽与同侧位于上方的半椭圆形开槽相连，可以使得Vivaldi天线相当于多个电磁波引向作用的渐变槽线，从而达到增强天线的增益的目的。
综上可见，在保证良好的信号传输和辐射特性前提下，在辐射层上设置半椭圆形开槽和半月槽，使辐射层的金属贴面面积尽可能减小，并且本发明实施例提供的天线为平面结构，天线辐射最大方向和镜面散射最大方向正交，即结构项和模式项散射的最大方向垂直，可以减小两种散射场叠加后的总散射场，从而有利于天线的隐身，从而能够提高飞行器的隐身效果。
如图7所示，所述天线阵列在10GHz时，各个天线接50欧姆负载时，θ＝90°面内天线阵列的辐射方向图，可见天线主极化为Phi极化，即水平(H)极化。为了更好评估天线模式项散射对总散射场的贡献，针对所述天线阵列的散射特性分析，入射波选用水平极化。
如图8A所示，所述天线阵列在10GHz时，各个天线接100欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列总散射场示意图；
如图8B所示，所述天线阵列在10GHz时，各个天线接100欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列HH极化单站RCS曲线示意图；
如图8C所示，所述天线阵列在10GHz时，各个天线接100欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列VH极化单站RCS曲线示意图。
如图8A、8B和8C所示，天线阵列总散射场与仿真结果的曲线，可见两种方法得出阵列的散射特性一致。HH极化单站RCS曲线示意图和VH极化单站RCS曲线示意图分别为所述天线阵列在10GHz时，各个天线接100欧姆负载、θ＝90°面内，分别计算与仿真得到的HH极化与VH极化单站RCS曲线，二者吻合良好，说明对于不同极化，阵列均具有低RCS的特性。
如图9A所示，所述天线阵列在10GHz时，各个天线接150欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的辐射方向图；
如图9B所示，所述天线阵列在10GHz时，各个天线接150欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的HH极化单站RCS曲线示意图；
如图9C所示，所述天线阵列在10GHz时，各个天线接150欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的和VH极化单站RCS曲线示意图。
综上可见，为了评估对天线阵列中的各个天线单元端接不同负载时的雷达散射特性，计算并仿真了各单元端接150欧姆负载时、θ＝90°面内阵列天线的单站RCS，如图9A至图9C所示分别为总RCS、HH极化与VH极化单站RCS曲线，可见在天线单元端接不同负载时阵列也具有低RCS的特性。
如图10A所示，所述天线阵列在9GHz时，各个天线接100欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的辐射方向图；
如图10B所示，所述天线阵列在9GHz时，各个天线接100欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的HH极化单站RCS曲线示意图；
如图10C所示，所述天线阵列在9GHz时，各个天线接100欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的VH极化单站RCS曲线示意图。
如图11A所示，所述天线阵列在9GHz时，各个天线接150欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的辐射方向图；
如图11B所示，所述天线阵列在9GHz时，各个天线接150欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的HH极化单站RCS曲线示意图；
如图11C所示，所述天线阵列在9GHz时，各个天线接150欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的VH极化单站RCS曲线示意图。
如图12A所示，所述天线阵列在11GHz时，各个天线接100欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的辐射方向图；
如图12B所示，所述天线阵列在11GHz时，各个天线接100欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的HH极化单站RCS曲线示意图；
如图12C所示，所述天线阵列在11GHz时，各个天线接100欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的VH极化单站RCS曲线示意图。
如图13A所示，所述天线阵列在11GHz时，各个天线接150欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的辐射方向图；
如图13B所示，所述天线阵列在11GHz时，各个天线接150欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的HH极化单站RCS曲线示意图；
如图13C所示，所述天线阵列在11GHz时，各个天线接150欧姆负载、θ＝90°面内天线阵列的VH极化单站RCS曲线示意图。
为了评估天线阵列在不同频率处的雷达散射特性，计算并仿真了工作于9GHz与11GHz处，各天线单元端接100与150欧姆负载时的阵列天线单站RCS，如图10A、10B、10C、11A、11B、11C、12A、12B、12C、13A、13B和13C所示，可见在9GHz与11GHz时阵列天线的单站RCS也具有较低的量级。
如图14A、14B和14C分别展示了，天线阵列正向入射波(θ＝90°，phi＝0°，H极化)的单站散射，各天线单元端接100欧姆负载，在X波段(9～11GHz)范围内时，天线阵列的总RCS、HH极化与VH极化单站RCS曲线图，可见在工作频段X波段下阵列RCS随频率升高而增大，但总体量级保持在较低的水平。
综上所述，本发明各个实施例至少具有如下有益效果：
1、在本发明一实施例中，在本方案提供的天线结构中，设置槽线谐振腔可以保证天线的良好的信号传输和辐射特性满足工程应用要求，设置半月槽可以增强天线的增益，而设置半椭圆形开槽，不仅可以减小辐射层的面积，还可以使得天线辐射最大方向与镜面散射最大方向正交，即结构项和模式项散射的最大方向垂直，实现减小电磁波的反射的目的，从而有利于天线的隐身，进而能够提高飞行器的隐身效果。
2、在本发明一实施例中，在辐射层的每一侧均设置两个半椭圆形开槽，不仅可以增加带宽，还可以避免开槽过多而导致电磁波辐射方向改变而降低增益。而将对称设置的半月槽与同侧位于上方的半椭圆形开槽相连，还可以进一步增强天线的增益，从而使得天线的电磁波信号增强。
3、在本发明一实施例中，当最大辐射方向为X轴方向的天线水平置于XY平面上时，通过预先设置的渐变槽线的向外开口宽度、渐变槽线与圆形槽线连接处的宽度，以及渐变槽线的长度即可确定渐变槽线上的每一个点的坐标点，进而确定该渐变槽线。
4、在本发明一实施例中，本方发明提供的天线通过改进对辐射特性影响较小，却对散射特性影响相对较大的部分，可以实现其驻波比小于2的频率覆盖2.2GHz-13GHz，完全覆盖X波段，满足X波段、带宽大于2GHz的设计要求。
5、在本发明一实施例中，本发明实施例提供的天线增益变化区间为2.31dB至11.48dB，在X波段8GHz-12GHz，其增益最小值为12GHz处对应的9.25dB，因此，可见天线具有较高的增益。
6、在本发明一实施例中，在辐射层的每一个设置半椭圆形开槽，可以使得天线的带宽更宽，实现缩小电磁波的反射的目的，从而使得飞行器的隐形效果更好。
7、在本发明一实施例中，由于辐射层为金属层(例如，铜层)，所以在保证良好的信号传输和辐射特性前提下，使辐射层的面积尽可能减小，从而可以在不影响天线辐射性能的情况下，实现天线的雷达散射面积RCS缩减。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种天线，其特征在于：包括：辐射层、接地板和馈电微电线；
所述辐射层设置在所述接地板的上表层，所述馈电微电线设置在所述接地板的下表层；
所述辐射层上设置有槽线谐振腔、对称设置在所述辐射层两侧的至少两个半椭圆形开槽和对称设置的半月槽，其中，所述槽线谐振腔由圆形槽线和渐变槽线组成，每一侧的所述半椭圆开槽与同侧的所述半月槽相连，且所述槽线谐振腔开槽、所述半椭圆形开槽和所述半月槽通过挖空所述辐射层形成。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述辐射层每一侧设置有两个所述半椭圆形开槽，其中，所述两个半椭圆形开槽为上下布置，且每一侧位于上方的所述半椭圆形开槽与同侧的所述半月槽相连。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述渐变槽线满足以下公式，其中，所述渐变槽线的最大辐射方向为X轴方向，且置于XY平面上：
其中，所述C表征系数，所述e表征自然常数，所述Wk表征所述渐变槽线的向外开口宽度，所述Wz表征所述渐变槽线与所述圆形槽线连接处的宽度，所述L表征所述渐变槽线的长度。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于：
所述天线驻波比小于2的频率覆盖为2.2GHz-13GHz。
5.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：
所述天线的增益变化区间为[2.31dB，11.48dB]。
6.根据权利要求2所述的天线，其特征在于：
所述辐射层每一侧位于上方的所述半椭圆形开槽的长度为30mm，宽度为5mm。
和/或
所述辐射层每一侧位于下方的所述半椭圆形开槽的长度为48mm，宽度为15mm。
7.根据权利要求1至6中任一所述的天线，其特征在于：
所述天线的长度为120mm、宽度为80mm、厚度为0.5mm。
和/或
所述圆形槽线的直径为40mm。
和/或
所述接地板的板材为FR-4环氧树脂。
8.一种天线阵列，其特征在于：包括权利要求1至7中任一项所述的天线；
所述天线阵列由至少两个所述天线排列组成，其中，每两个相连的所述天线间距范围为[80mm，120mm]。
9.一种权利要求8所述天线阵列，其特征在于，
所述天线阵列对应的雷达散射截面满足以下公式：
其中，所述σ表征所述雷达散射界面，所述n表征负载的数量，所述b表征所述天线阵列的匹配接收向量，所述e表征自然常数，所述Er表征在天线阵列环境中各个天线的辐射场，所述Γ表征负载反射系数矩阵，所述I表征单位矩阵，所述S表征互耦的参数矩阵，所述Ei表征电场的入射场。
10.一种权利要求8或9中所述天线阵列，其特征在于，
所述天线阵列的维度包括1维或2维。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109216942A (zh) * 2018-09-11 2019-01-15 深圳市信维通信股份有限公司 基于金属框的5g毫米波移动终端天线系统
CN109786960A (zh) * 2019-03-19 2019-05-21 西安电子科技大学 一种基于超宽带高增益改进的Vivaldi天线
CN113078468A (zh) * 2021-04-07 2021-07-06 东南大学 具有低单站雷达散射截面的超宽带双极化探头天线
CN113555666A (zh) * 2021-07-09 2021-10-26 Oppo广东移动通信有限公司 天线单元和电子设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106876971A (zh) * 2017-02-24 2017-06-20 电子科技大学 小型化超宽带天线
CN107317106A (zh) * 2017-07-05 2017-11-03 中国人民解放军国防科学技术大学 一种可实现宽频带的小型化Vivaldi天线

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106876971A (zh) * 2017-02-24 2017-06-20 电子科技大学 小型化超宽带天线
CN107317106A (zh) * 2017-07-05 2017-11-03 中国人民解放军国防科学技术大学 一种可实现宽频带的小型化Vivaldi天线

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MARC C.GREENBERG等: "performance characteristics of the dual exponentically tapered slot antenna(DETSA) for wireless communications application", 《IEEE TRANSACTIONS VEHICULAR TECHNOLOGY》 *
陈文星等: "平衡对拓Vivaldi天线的改进设计", 《电子元件与材料》 *
马坤: "平面印刷超宽带天线技术研究", 《优秀硕士论文》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109216942A (zh) * 2018-09-11 2019-01-15 深圳市信维通信股份有限公司 基于金属框的5g毫米波移动终端天线系统
CN109216942B (zh) * 2018-09-11 2023-12-19 深圳市信维通信股份有限公司 基于金属框的5g毫米波移动终端天线系统
CN109786960A (zh) * 2019-03-19 2019-05-21 西安电子科技大学 一种基于超宽带高增益改进的Vivaldi天线
CN109786960B (zh) * 2019-03-19 2020-05-26 西安电子科技大学 一种基于超宽带高增益改进的Vivaldi天线
CN113078468A (zh) * 2021-04-07 2021-07-06 东南大学 具有低单站雷达散射截面的超宽带双极化探头天线
CN113078468B (zh) * 2021-04-07 2024-02-06 东南大学 具有低单站雷达散射截面的超宽带双极化探头天线
CN113555666A (zh) * 2021-07-09 2021-10-26 Oppo广东移动通信有限公司 天线单元和电子设备
WO2023279852A1 (zh) * 2021-07-09 2023-01-12 Oppo广东移动通信有限公司 天线单元和电子设备
CN113555666B (zh) * 2021-07-09 2024-04-05 Oppo广东移动通信有限公司 天线单元和电子设备

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