CN206558680U - 电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型新型属于机载通信领域的超宽带天线技术，尤其涉及电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线。该天线是结构比较简单的微带天线，由上层金属层、介质基板和下层金属层依次叠加而成。所述的天线是在传统对趾Vivaldi天线的基础上，馈电线弯折至侧边，极大程度地减小了天线的尺寸，提高了小型化程度；馈电线的宽度是阶梯式变化的，使得该天线在更宽的带宽上保持良好的输入阻抗匹配；利用电阻加载和寄生贴片的方式来提高方向性；采用特殊形状的加载金属片，使得在提高方向性的同时保持较高的增益。

Description

电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线

技术领域

本实用新型新型属于机载通信领域的超宽带天线技术，尤其涉及电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线。

背景技术

现代飞行器通常携带大量的监视和通信设备，这就需要更多数量的天线来进行数据交换和通信联系。然而，飞行器因为空间限制，又要防止各天线之间的干扰，故能够安装的天线数量十分有限。因此机载天线迫切需要满足小型化、宽带等的通信需求。并且，飞行器需要有较长的通信距离，这就要求天线还需要满足良好的定向特性。

Vivaldi天线就是这么一类增益高、方向性强，带宽宽的天线。然而在当前市场的超宽带天线中，很难满足在小型化的同时有良好的定向特性。如文献“Y形缝隙加载小型化超宽带Vivaldi端射天线”（空军工程大学学报，2015年4月，第16卷第2期，p73~p77），通过在辐射贴片两侧加载Y形缝隙的方法，将天线表面电流汇聚于槽线附近，使天线的辐射特性明显提高，但是后瓣辐射较大，辐射效率较低。文献“平衡对拓Vivaldi天线的改进设计”（电子元件与材料，2014年4月，第33卷第4期，p37~p39），在常规平衡对拓Vivaldi天线的基础上，通过加载半椭圆介质板和开不对称半椭圆槽，很好地改善了天线的方向特性，具有较高的增益和较强的方向性，然而在小型化方面做得比较差。

《一种基于开口谐振环的高增益端射天线设计》发表于《物理学报》全文对天线的一些知识进行了简介；也侧证了天线原理属于现有技术；

《一种工作于 0 .5 ～ 2GHz的小型化 Vivaldi天线》发表于《微波学报》文章中工作原理及设计原则部分对原理进行了说明；

《Ｙ形缝隙加载小型化超宽带Ｖｉｖａｌｄｉ端射天线》发表于《空军工程大学学报（自然科学版）》对天线工作进行了说明；

《天线原理》是清华大学出版社1993年出版的一本图书。

实用新型内容

实用新型的目的：为了提供一种效果更好的电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：

电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，其特征在于，包含天线本体，天线本体包含上层金属层、介质基板和下层金属层，上层金属层包括由微带馈电线、微带馈电线与金属区相连，金属区与加载电阻相连，加载电阻与加载金属区相连；下层金属层上的布置与除去微带馈电线的上层金属层的布置是关于中心线镜像对称的；天线本体从中部对折。

本实用新型进一步技术方案在于，所述金属区为指数曲线线包围的金属区。

本实用新型进一步技术方案在于，微带馈电线的宽度是阶梯式变化的，越接近金属片宽度越小。

本实用新型进一步技术方案在于，所述加载电阻为贴片电阻。

本实用新型进一步技术方案在于，所述加载金属区是由三条直线和指数曲线组合的区域，加载金属区上开等间隔的矩形槽线，而且加载金属区的指数曲线和金属区的指数曲线平行。

本实用新型进一步技术方案在于，上层金属层还包含寄生贴片，寄生贴片是矩形金属片，位于中央靠上的位置；下层金属层也包含寄生贴片。

本实用新型进一步技术方案在于，所述中心线和寄生贴片的中心线贴合。

本实用新型进一步技术方案在于，所述介质基板为FR-4介质基板。

采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：本实用新型新型的电阻加载小型化侧馈对趾Vivaldi天线与现有Vivaldi天线相比，具有以下优点：

(1)小型化程度比较高，VSWR<2时的最低频率达到410MHz。

(2)带宽达到13倍频。

(3)采用了电阻加载和矩形寄生贴片，方向性有很大的提高。

(4)后瓣很低。

附图说明

为了进一步说明本实用新型，下面结合附图进一步进行说明：

图1是本实用新型新型的一个具体实施例的上表面；

图2是实施例的下表面；

图3是实施例的侧视图；

图4是实施例的驻波比(VSWR)特性；

图5是实施例的增益特性；

图6是实施例在频率为2GHz的方向图特性；

图7是实施例在频率为3GHz的方向图特性；

其中：1.微带馈电线、2.金属区、3.加载电阻、4.加载金属区、5.寄生贴片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，实施例不构成对本实用新型的限制：

参见附图1~3，本实用新型新型的一种电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，由上层金属层、下层金属层和中间的介质基板构成。

如图1所示，上层金属层包括由微带馈电线(、指数曲线线包围的金属区、加载电阻3、加载金属区4和寄生贴片5。其中，微带馈电线1与指数曲线包围的金属区相连，指数曲线包围的金属区与加载电阻3相连，加载电阻3与加载金属区4相连。并且，微带馈电线1的宽度是阶梯式变化的。加载电阻3为贴片电阻。加载金属区4的是由三条直线和指数曲线组合的区域，并在边上开等间隔的矩形槽线，而且加载金属区4的指数曲线是金属区指数曲线的一部分。寄生贴片5则是矩形金属片，位于中央靠上的位置。

下层金属层与除去微带馈电线1的上层金属层是关于中心线镜像对称的，中心线为图1和图2中的虚线。

该天线采用的是普通的FR-4介质基板。上层金属层与下层金属层是附在介质基板的上下表面。

一种电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，主要是在传统对趾Vivaldi天线的基础上，馈电线弯折至侧边。极大程度地减小了天线的尺寸，提高了小型化程度。并利用电阻加载的方式来提高方向性。其特征在于，该天线是结构比较简单的微带天线，由上层金属层、介质基板和下层金属层依次叠加而成。

本实用新型新型的电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线经实际测试证明：阻抗带宽最低能达到410MHz，最低频率的增益大于-3dB。在整个带宽中具有较强的方向性，最高增益能达到8.24dB，如图4~图7所示。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (8)

1.电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，其特征在于，包含天线本体，天线本体包含上层金属层、介质基板和下层金属层，上层金属层包括由微带馈电线、微带馈电线与金属区相连，金属区与加载电阻相连，加载电阻与加载金属区相连；下层金属层上的布置与除去微带馈电线的上层金属层的布置是关于中心线镜像对称的；天线本体从中部对折。

2.如权利要求1所述的电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，其特征在于，所述金属区为指数曲线线包围的金属区。

3.如权利要求1所述的电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，其特征在于，微带馈电线(1)的宽度是阶梯式变化的，越接近金属片宽度越小。

4.如权利要求1所述的电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，其特征在于，所述加载电阻为贴片电阻。

5.如权利要求2所述的电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，其特征在于，所述加载金属区是由三条直线和指数曲线组合的区域，加载金属区上开等间隔的矩形槽线，而且加载金属区 的指数曲线和金属区的指数曲线平行。

6.如权利要求1所述的电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，其特征在于，上层金属层还包含寄生贴片，寄生贴片是矩形金属片，位于中央靠上的位置；下层金属层也包含寄生贴片。

7.如权利要求1所述的电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，其特征在于，所述中心线和寄生贴片的中心线贴合。

8.如权利要求1所述的电阻加载的小型化侧馈对趾Vivaldi天线，其特征在于，所述介质基板为FR-4介质基板。