CN109193110A - 一种高增益Vivaldi圆极化天线 - Google Patents
一种高增益Vivaldi圆极化天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109193110A CN109193110A CN201811016465.0A CN201811016465A CN109193110A CN 109193110 A CN109193110 A CN 109193110A CN 201811016465 A CN201811016465 A CN 201811016465A CN 109193110 A CN109193110 A CN 109193110A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dielectric
- slab
- fluting
- gain
- circular polarized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/02—Waveguide horns
- H01Q13/0241—Waveguide horns radiating a circularly polarised wave
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
- H01Q15/08—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism formed of solid dielectric material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高增益Vivaldi圆极化天线,包括金属板底座;四面相同的开槽介质板,开槽介质板外侧壁具有金属层,开槽介质板开有轴对称渐变槽线,槽线按指数形渐变呈喇叭形开口,槽线末端开有正方形槽线谐振腔;馈电单元,馈电端口设置在每块介质板下表面上,通过微带线对介质板进行分别馈电;渐变槽线两侧开有栅栏,用于将电流向槽线集中;开槽介质板正上方置有一个半球形介质透镜,引导电磁波向指定方向辐射提高天线增益。本发明天线工作频段为5.0GHz~5.9GHz,在工作频带内具有稳定的天线增益,方向性良好,能有效发射和接收高频信号。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域,具体涉及一种高增益Vivaldi圆极化天线。
技术背景
Vivaldi天线是一种非周期、渐变、端射行波天线,由P.J.Gibson在1979年提出,对于某个特定的工作频率,整个天线结构中,只有槽线宽度与波长接近的区域才能向空间形成有效的辐射,当工作频率发生变化,则辐射的区域也相应变化,且辐射区域槽线的宽度与辐射的波长成比例。Vivaldi天线一般由微带、带状线或者同轴等传输线形式将能量引入,通过电磁耦合或介质耦合方式,使能量在馈电传输线与辐射槽线间进行转换,电磁波通过槽线向自由空间辐射。
Vivaldi天线由于其特定的渐变槽线结构,使其能够拥有很宽的阻抗带宽,除此之外Vivaldi天线副瓣低、增益适中,且为微带结构,具有尺寸小、成本低、结构简单易于加工的特点。
文献“S.Sugawara,Y.Maita,and K.Adachi,et al.A mm-Wave Tapered SlotAntenna with Improved Radiation Pattern[C].IEEE MTT-S International SymposiumDigest,1997:959-962”研究了在渐变槽线边缘开矩形槽对天线性能的影响,这种处理形成了纹波边缘结构,实验证明,对渐变开槽天线边缘处理越充分,渐变开槽天线的低频匹配和辐射性能越好。
发明内容
本发明的目的在于提出一种高增益Vivaldi圆极化天线,使得电磁波辐射强度增大,从而使天线增益提高。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种高增益Vivaldi圆极化天线,包括半球形介质透镜、金属板底座、四块开槽介质板和四个馈电单元,四块开槽介质板间隔呈矩形设置,其底面固定在金属板底座,每块开槽介质板上接有一个馈电单元,半球形介质透镜通过支架固定在四块开槽介质板的顶面正上方,引导电磁波向指定方向辐射提高天线增益。
所述开槽介质板外壁面涂覆金属层,开槽介质板上开有关于其中心轴线对称的渐变槽线,渐变槽线按指数形渐变呈喇叭形向上开口,渐变槽线底端开有与其相通的正方形槽线谐振腔;渐变槽线两侧分别开有若干个栅栏,用于将电流向渐变槽线集中。
本发明与现有技术相比,其显著优点在于:(1)本发明高增益Vivaldi圆极化天线工作频带为5.0GHz-5.9GHz,在频带内天线增益能达到17dB,驻波小于2。
(2)由于采用4块开槽介质板与传统的Vivaldi天线相比,形成了圆极化。
(3)因为在渐变槽线两侧开栅栏,使金属层上的电流分布集中于渐变槽线,电磁波辐射强度增大,从而使天线增益提高。
(4)在渐变槽线前端放置了半球形介质透镜,改善槽线口径内或槽线口径外侧附近的电场波前分布,改变天线在不同频率下的辐射阻抗,提高天线的辐射效率,在不改变天线驻波的情况下,进一步提高了天线增益。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明的局部结构示意图。
图3为本发明高增益Vivaldi圆极化天线的方向图。
图4为本发明高增益Vivaldi圆极化天线端口的驻波曲线图。
图5为本发明的增益曲线图。
图中,1-半球形介质透镜,2-开槽介质板,3-馈电单元,4-金属板底座,5-槽线谐振腔,6-栅栏,7-渐变槽线。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合附图对本发明高增益Vivaldi圆极化天线作详细阐释。
结合图1与图2,一种高增益Vivaldi圆极化天线,包括半球形介质透镜1、金属板底座4、四块开槽介质板2和四个馈电单元3,四块开槽介质板2间隔呈矩形设置,其底面固定在金属板底座4,每块开槽介质板2上接有一个馈电单元3,半球形介质透镜1通过支架固定在四块开槽介质板2的顶面正上方,引导电磁波向指定方向辐射提高天线增益。
所述开槽介质板2外壁面涂覆金属层,开槽介质板2上开有关于其中心轴线对称的渐变槽线7,渐变槽线7按指数形渐变呈喇叭形向上开口,渐变槽线7底端开有与其相通的正方形槽线谐振腔5;渐变槽线7两侧分别开有若干个栅栏6,用于将电流向渐变槽线7集中。
所述开槽介质板2长L1=200mm、宽W1=46mm、厚H=0.762mm、介电常数为3.0。
所述栅栏6长L2=8mm、宽W2=2mm、间隔距离L3=10mm,等距对向设置在所述渐变槽线7两侧,位于同一侧的栅栏6等距放置且开口大小相同。
所述馈电单元3包括馈电端口和微带线,馈电端口设置在金属板底座4和开槽介质板2之间,由金属板底座4边缘引出从一条渐变槽线7一侧向另一条渐变槽线7呈L形过渡,通过微带线对开槽介质板2进行馈电;馈电方式为四端口等幅馈电,相位依次为0°、90°、180°、270°。
所述金属板底座4为铝制圆柱形,厚度为W3=1.8mm,半径为R2=40mm。
其中,所述半球形介质透镜1的半径为R1=38mm。
按照文献的设计经验,渐变槽线7开口的宽度分别由工作频段的高低截止频率决定,开口最宽处为低频截止频率所对应波长的1.3倍左右,开口最窄处为高频截止频率所对应波长的2%左右,指数渐变曲线y的可由公式(1)确定:
y=C1eαx+C2 (1)
p1(x1,y1)指数渐变曲线的起点,p2(x2,y2)为指数渐变曲线的终点,其中C1、C2、α为渐变线方程(1)的系数。
图3为本发明天线的方向图,由图可知该天线为定向天线。
图4为本发明天线端口的驻波曲线,由图可知,该天线在5.0GHz-5.9GHz频率范围内驻波比小于2。
图5为本发明的增益曲线,由图可知增益大于15dBi,极化隔离大于20dBi。
Claims (7)
1.一种高增益Vivaldi圆极化天线,其特征在于:包括半球形介质透镜(1)、金属板底座(4)、四块开槽介质板(2)和四个馈电单元(3),四块开槽介质板(2)间隔呈矩形设置,其底面固定在金属板底座(4),每块开槽介质板(2)上接有一个馈电单元(3),半球形介质透镜(1)通过支架固定在四块开槽介质板(2)的顶面正上方,引导电磁波向指定方向辐射提高天线增益。
2.根据权利要求1所述的高增益Vivaldi圆极化天线,其特征在于:所述开槽介质板(2)外壁面涂覆金属层,开槽介质板(2)上开有关于其中心轴线对称的渐变槽线(7),渐变槽线(7)按指数形渐变呈喇叭形向上开口,渐变槽线(7)底端开有与其相通的正方形槽线谐振腔(5);渐变槽线(7)两侧分别开有若干个栅栏(6),用于将电流向渐变槽线(7)集中。
3.根据权利要求1或2所述的高增益Vivaldi圆极化天线,其特征在于:所述开槽介质板(2)长L1=200mm、宽W1=46mm、厚H=0.762mm、介电常数为3.0。
4.根据权利要求2所述的高增益Vivaldi圆极化天线,其特征在于:所述栅栏(6)长L2=8mm、宽W2=2mm、间隔距离L3=10mm,等距对向设置在所述渐变槽线(7)两侧,位于同一侧的栅栏(6)等距放置且开口大小相同。
5.根据权利要求1所述的高增益Vivaldi圆极化天线,其特征在于:所述馈电单元(3)包括馈电端口和微带线,馈电端口设置在金属板底座(4)和开槽介质板(2)之间,由金属板底座(4)边缘引出在开槽介质板(2)呈L形过渡,通过微带线对开槽介质板(2)进行馈电;馈电方式为四端口等幅馈电,相位依次为0°、90°、180°、270°。
6.根据权利要求1所述的高增益Vivaldi圆极化天线,其特征在于:所述金属板底座(4)为铝制圆柱形,厚度为W3=1.8mm,半径为R2=40mm。
7.根据权利要求1所述的高增益Vivaldi圆极化天线,其特征在于:其中,所述半球形介质透镜(1)的半径为R1=38mm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811016465.0A CN109193110B (zh) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | 一种高增益Vivaldi圆极化天线 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811016465.0A CN109193110B (zh) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | 一种高增益Vivaldi圆极化天线 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109193110A true CN109193110A (zh) | 2019-01-11 |
CN109193110B CN109193110B (zh) | 2021-01-08 |
Family
ID=64917784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811016465.0A Active CN109193110B (zh) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | 一种高增益Vivaldi圆极化天线 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109193110B (zh) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109888484A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-14 | 上海交通大学 | 基于SSPPs结构的高效率端射天线 |
CN110176665A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-08-27 | 中国科学院电子学研究所 | 一种相控阵天线及相控阵雷达 |
CN110752441A (zh) * | 2019-09-09 | 2020-02-04 | 西安电子科技大学 | 一种收发天线及手持式穿墙雷达系统 |
CN111129725A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-05-08 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 一种指数渐变开槽天线、电子设备及天线阵列 |
CN112736430A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-30 | 杭州电子科技大学 | 宽频带宽波束无人机导航天线 |
CN113410639A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-09-17 | 西安理工大学 | 一种Vivaldi天线 |
CN113471688A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-10-01 | 西安电子科技大学 | 一种渐变槽线加载的双频天线 |
CN113794045A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-14 | 天津大学 | 一种加载引向器的Vivaldi天线 |
CN115020975A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-09-06 | 中信科移动通信技术股份有限公司 | 圆极化渐变双开槽天线及其控制方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56112102A (en) * | 1980-02-12 | 1981-09-04 | Mitsubishi Electric Corp | Printed antenna |
US6842154B1 (en) * | 2003-07-29 | 2005-01-11 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration | Dual polarization Vivaldi notch/meander line loaded antenna |
CN102255140A (zh) * | 2011-04-20 | 2011-11-23 | 东南大学 | 一种波束可控的透镜及维瓦尔第天线 |
DE102013222963A1 (de) * | 2012-11-12 | 2014-06-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Radarantenne |
US20140225129A1 (en) * | 2013-02-12 | 2014-08-14 | Nitto Denko Corporation | Antenna module and method for manufacturing the same |
CN106329081A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-01-11 | 哈尔滨工业大学 | 采用非对称介质剔除与混合型开槽的平衡对拓维瓦尔第天线 |
CN206558683U (zh) * | 2017-03-30 | 2017-10-13 | 南京信息工程大学 | 一种加载圆形介质板的宽带维瓦尔第天线 |
-
2018
- 2018-09-03 CN CN201811016465.0A patent/CN109193110B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56112102A (en) * | 1980-02-12 | 1981-09-04 | Mitsubishi Electric Corp | Printed antenna |
US6842154B1 (en) * | 2003-07-29 | 2005-01-11 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration | Dual polarization Vivaldi notch/meander line loaded antenna |
CN102255140A (zh) * | 2011-04-20 | 2011-11-23 | 东南大学 | 一种波束可控的透镜及维瓦尔第天线 |
DE102013222963A1 (de) * | 2012-11-12 | 2014-06-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Radarantenne |
US20140225129A1 (en) * | 2013-02-12 | 2014-08-14 | Nitto Denko Corporation | Antenna module and method for manufacturing the same |
CN106329081A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-01-11 | 哈尔滨工业大学 | 采用非对称介质剔除与混合型开槽的平衡对拓维瓦尔第天线 |
CN206558683U (zh) * | 2017-03-30 | 2017-10-13 | 南京信息工程大学 | 一种加载圆形介质板的宽带维瓦尔第天线 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
吴文鹤等: "高增益低副瓣X 波段宽带圆极化Vivaldi 天线阵设计", 《电子设计与工程》 * |
吴雨晴等: "超宽带穿墙探地雷达天线研究", 《CNKI优秀硕士学位论文全文库》 * |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109888484A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-06-14 | 上海交通大学 | 基于SSPPs结构的高效率端射天线 |
CN110176665A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-08-27 | 中国科学院电子学研究所 | 一种相控阵天线及相控阵雷达 |
CN110176665B (zh) * | 2019-03-28 | 2020-12-08 | 中国科学院电子学研究所 | 一种相控阵天线及相控阵雷达 |
CN110752441A (zh) * | 2019-09-09 | 2020-02-04 | 西安电子科技大学 | 一种收发天线及手持式穿墙雷达系统 |
CN111129725A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-05-08 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 一种指数渐变开槽天线、电子设备及天线阵列 |
CN112736430A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-30 | 杭州电子科技大学 | 宽频带宽波束无人机导航天线 |
CN113410639A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-09-17 | 西安理工大学 | 一种Vivaldi天线 |
CN113410639B (zh) * | 2021-05-25 | 2023-02-21 | 西安理工大学 | 一种Vivaldi天线 |
CN113471688A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-10-01 | 西安电子科技大学 | 一种渐变槽线加载的双频天线 |
CN113471688B (zh) * | 2021-06-15 | 2022-11-29 | 西安电子科技大学 | 一种渐变槽线加载的双频天线 |
CN113794045A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-14 | 天津大学 | 一种加载引向器的Vivaldi天线 |
CN113794045B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-09-15 | 天津大学 | 一种加载引向器的Vivaldi天线 |
CN115020975A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-09-06 | 中信科移动通信技术股份有限公司 | 圆极化渐变双开槽天线及其控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109193110B (zh) | 2021-01-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109193110A (zh) | 一种高增益Vivaldi圆极化天线 | |
US7589686B2 (en) | Small ultra wideband antenna having unidirectional radiation pattern | |
CN107706514B (zh) | 一种宽带水平极化全向天线 | |
CN109509963B (zh) | 一种陷波双极化基站天线 | |
KR101411442B1 (ko) | 배열 패치 안테나 및 이의 제조 방법 | |
KR101411444B1 (ko) | 다중 대역 평판형 모노폴 안테나 및 이의 제조 방법 | |
CN102055072A (zh) | 宽波束多环形天线模块 | |
CN104377449A (zh) | 宽带微带天线和天线阵列 | |
CN110444870B (zh) | 基站、宽带双极化滤波磁电偶极子天线及其辐射单元 | |
CN203326117U (zh) | 一种结构紧凑的16元宽带基片集成波导背腔天线阵 | |
CN105449357B (zh) | 一种刀形双频水平极化全向天线 | |
CN105914475B (zh) | 一种Ka波段单圆极化天线 | |
CN105680160B (zh) | 二单元宽带介质谐振器天线 | |
WO2017041362A1 (zh) | 双频天线 | |
Elboushi et al. | A new circularly polarized high gain DRA millimeter-wave antenna | |
CN102280695A (zh) | 低耦合小间距的微带阵列天线 | |
CN207233933U (zh) | 宽带双极化电磁偶极子天线 | |
CN202957346U (zh) | 一种微带缝隙天线 | |
CN106058455B (zh) | 一种基于电磁超材料单元的高增益天线 | |
KR100729627B1 (ko) | 단방향성 방사패턴을 갖는 초광대역 안테나 | |
CN109888469B (zh) | 高增益平面渐变槽线天线 | |
CN103474761A (zh) | 基于透波增强特性的双频口径耦合微带天线 | |
CN203386904U (zh) | 宽带微带天线和天线阵列 | |
CN102340051A (zh) | 双v型双频天线 | |
CN207800903U (zh) | L形探针耦合馈电e形层叠微带天线 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chu Ran Inventor after: Li Xiaolong Inventor after: Liu Changzeng Inventor before: Li Xiaolong Inventor before: Liu Changzeng Inventor before: Chu Ran |
|
CB03 | Change of inventor or designer information | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |