CN206727221U - 一种新型宽带对跖维瓦尔第天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，包括矩形介质板（1），分别设置在矩形介质板（1）正反面的金属微带馈线和金属接地板，金属微带馈线包括第一肺形线和微带馈线（8），第一肺形线包括半椭圆结构（5）、内指数渐变槽线（4）和外指数渐变槽线（6）；金属接地板包括第二肺形线、渐变巴伦（3）和平行双线（2），第二肺形线与所述第一肺形线关于x轴旋转对称；介质板（1）的顶部延伸有半椭圆形介质板（7）。本实用新型的一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，能够消除天线增益峰值偏移问题，且能够提高天线的主轴辐射特性，进而提高天线增益值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种天线，具体涉及一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，属于天线设计领域。
背景技术
天线是每个无线通信系统中必不可少的前端器件，超宽带天线作为超宽带通信系统的关键技术，已成为近年来天线领域研究的热点。维瓦尔第天线作为一种在宽频带中具有恒定波束的印刷天线，其结构简单、低剖面、重量轻、易于印刷制造，并且因其频带宽、增益高、方向性好、造价低廉和平面易集成而得到广泛的应用。此外，它还具有剖面低、重量轻、易于制作、便于共形安装、便于和微波电路集成等优点，在微波和毫米波波段具有广泛的应用。但是现有的微波天线存在带宽不够宽和增益不够高的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能够消除天线增益峰值偏移问题，且能够提高天线的主轴辐射特性，进而提高天线增益值的新型宽带对跖维瓦尔第天线。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，包括矩形介质板，分别设置在所述矩形介质板正反面的金属微带馈线和金属接地板，所述金属微带馈线包括第一肺形线和微带馈线，所述第一肺形线包括半椭圆结构、内指数渐变槽线和外指数渐变槽线，所述半椭圆结构的两端分别连在所述内指数渐变槽线和外指数渐变槽线的一端，所述内指数渐变槽线和外指数渐变槽线的另一端分别与所述微带馈线的一端相连；所述金属接地板包括第二肺形线、渐变巴伦和平行双线，所述第二肺形线与所述第一肺形线关于x轴旋转对称，所述第二肺形线的两端分别连有所述渐变巴伦，两个所述渐变巴伦关于x轴对称且与所述平行双线相连；所述介质板的顶部延伸有半椭圆形介质板。
所述外指数渐变槽线的起点坐标为终点坐标为所述内指数渐变槽线的起点坐标为终点坐标为所述内指数渐变槽线和外指数渐变槽线(6)分别通过式(1)和式(2)表示：
其中，xi和yi分别为内指数渐变槽线的x坐标和y坐标，xo和yo分别为外指数渐变槽线的x坐标和y坐标；W为微带馈线的宽度，T1为外指数渐变槽线的开口宽度，H3为内指数渐变槽线的高度，H为外指数渐变槽线的高度，且
所述半椭圆结构的半长轴为T2，短轴为H2，所述平行双线的高度为H4，所述平行双线的长度值等于T1，所述矩形介质板的宽度值等于T1+2*T2，高度值等于H+H3+H4。
所述半椭圆形介质板的半长轴值等于T1，短轴值等于T1，所述半椭圆形介质板的两个短轴端点分别与所述内指数渐变槽线和外指数渐变槽线的连接点相连。
所述矩形介质板的材质为FR4。
所述矩形介质板的厚度为0.8～1.2mm。
所述矩形介质板的左右两侧分别切除有直角三角形，所述直角三角形的水平直角边长值等于T2，竖直直角边长值为H5。
W值为1.4mm，T1值为23.2mm，H值为41.0mm，T2值为20.0mm，H2值为29.4mm，H3值为11.6mm，H4值为8.0mm，H5值为43.6mm。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，加载半椭圆形介质板后，天线沿主轴辐射方向的电场强度很大，在半椭圆形介质板上汇集了很强的电场，而未加载半椭圆形介质板的对跖Vivaldi天线的电场基本是向主轴辐射方向两侧扩散，并不集中。因此，半椭圆形介质板起到了一个“引向器”的作用，可以改善了天线表面的电场分布，将电场更好地约束在天线的主轴辐射方向上，有效地消除天线增益峰值的偏移问题，并且能够提高增益值，使主轴辐射方向的辐射性能最好，从而提高了天线的定向辐射特性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型驻波比曲线图；
图3为本实用新型增益曲线图；
图4为本实用新型在2GHz频点处的方向图；
图5为本实用新型在13.5GHz频点处的方向图；
图6为本实用新型在25GHz频点处的方向图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，包括矩形介质板1，分别设置在矩形介质板1正反面的金属微带馈线和金属接地板，金属微带馈线包括第一肺形线和微带馈线8，第一肺形线包括半椭圆结构5、内指数渐变槽线4和外指数渐变槽线6，半椭圆结构5的两端分别连在所述内指数渐变槽线4和外指数渐变槽线6的一端，内指数渐变槽线4和外指数渐变槽线6的另一端分别与微带馈线8的一端相连；金属接地板包括第二肺形线、渐变巴伦3和平行双线2，第二肺形线与第一肺形线关于x轴旋转对称，第二肺形线的两端分别连有渐变巴伦3，两个渐变巴伦3关于x轴对称且与平行双线2相连；通过渐变巴轮结构将指数渐变槽线过渡到平行双线，并采用50欧姆的SMA同轴接头馈电。
介质板1的顶部延伸有半椭圆形介质板7。
外指数渐变槽线6的起点坐标为终点坐标为所述内指数渐变槽线4的起点坐标为终点坐标为内指数渐变槽线4和外指数渐变槽线6分别通过式(1)和式(2)表示：
其中，xi和yi分别为内指数渐变槽线4的x坐标和y坐标，xo和yo分别为外指数渐变槽线6的x坐标和y坐标；W为微带馈线8的宽度，T1为外指数渐变槽线6的开口宽度，H3为内指数渐变槽线4的高度，H为外指数渐变槽线6的高度，且
半椭圆结构5的半长轴为T2，短轴为H2，平行双线2的高度为H4，平行双线2的长度值等于T1，矩形介质板1的宽度值等于T1+2*T2，高度值等于H+H3+H4。
半椭圆形介质板7的半长轴值等于T1，短轴值等于T1，半椭圆形介质板7的两个短轴端点分别与内指数渐变槽线4和外指数渐变槽线6的连接点相连。
矩形介质板1的材质为FR4。
矩形介质板1的厚度为0.8～1.2mm，优选为1.0mm。。
矩形介质板1的左右两侧分别切除有直角三角形，直角三角形的水平直角边长值等于T2，竖直直角边长值为H5，可以进而实现较好的阻抗匹配，提高天线的阻抗带宽。
基于HFSS电磁仿真软件对新型对跖型维瓦尔第天线的辐射贴片结构、微带馈线结构以半椭圆介质板结构的尺寸参数进行了优化设计，最终确定了新型对跖型维瓦尔第天线的整体结构。W值为1.4mm，T1值为23.2mm，H值为41.0mm，T2值为20.0mm，H2值为29.4mm，H3值为11.6mm，H4值为8.0mm，H5值为43.6mm，矩形介质板1的宽度为63.2mm，高度为60.6mm。
图2为本实用新型的驻波比曲线图，该天线在2-25GHz频带内具有较好的驻波特性，在2-25GHz范围内，驻波比小于2，阻抗带宽高达23GHz。
图3为本实用新型的增益曲线图，该天线在2-25GHz频带内的最大增益11dB，最小增益为1.2dB。
图4-6为本实用新型在2GHz、13.5GHz和25GHz三个频点处的方向图，黑色曲线为主极化方向图，灰色曲线为交叉极化的方向图。明显可以看出，该天线的主极化方向图具有较好的良好的对称性和定向性。在2GHz、13.5GHz和25GHz的交叉极化比分别为-30.1dB、-17.7dB和-17.5dB，交叉极化比均小于-15dB，具有较好的交叉极化特性。
该宽带对跖维瓦尔第天线采用对跖型结构，体结构简单，制作方便，阻抗带宽为2-25GHz，带宽内最大增益为11dB，结构简单、低剖面、重量轻、易于印刷制造，并且因其频带宽、增益高、方向性好、造价低廉等优点而得到广泛的应用。此外，它还具有剖面低、重量轻、易于制作、便于共形安装、便于和微波电路集成等优点，在微波和毫米波波段具有广泛的应用。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，其特征在于：包括矩形介质板(1)，分别设置在所述矩形介质板(1)正反面的金属微带馈线和金属接地板，所述金属微带馈线包括第一肺形线和微带馈线(8)，所述第一肺形线包括半椭圆结构(5)、内指数渐变槽线(4)和外指数渐变槽线(6)，所述半椭圆结构(5)的两端分别连在所述内指数渐变槽线(4)和外指数渐变槽线(6)的一端，所述内指数渐变槽线(4)和外指数渐变槽线(6)的另一端分别与所述微带馈线(8)的一端相连；所述金属接地板包括第二肺形线、渐变巴伦(3)和平行双线(2)，所述第二肺形线与所述第一肺形线关于x轴旋转对称，所述第二肺形线的两端分别连有所述渐变巴伦(3)，两个所述渐变巴伦(3)关于x轴对称且与所述平行双线(2)相连；所述介质板(1)的顶部延伸有半椭圆形介质板(7)。
2.根据权利要求1所述的一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，其特征在于：所述外指数渐变槽线(6)的起点坐标为终点坐标为所述内指数渐变槽线(4)的起点坐标为终点坐标为所述内指数渐变槽线(4)和外指数渐变槽线(6)分别通过下式表示：
其中，xi和yi分别为内指数渐变槽线(4)的x坐标和y坐标，xo和yo分别为外指数渐变槽线(6)的x坐标和y坐标；W为微带馈线(8)的宽度，T1为外指数渐变槽线(6)的开口宽度，H3为内指数渐变槽线(4)的高度，H为外指数渐变槽线(6)的高度，且
3.根据权利要求2所述的一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，其特征在于：所述半椭圆结构(5)的半长轴为T2，短轴为H2，所述平行双线(2)的高度为H4，所述平行双线(2)的长度值等于T1，所述矩形介质板(1)的宽度值等于T1+2*T2，高度值等于H+H3+H4。
4.根据权利要求3所述的一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，其特征在于：所述半椭圆形介质板(7)的半长轴值等于T1，短轴值等于T1，所述半椭圆形介质板(7)的两个短轴端点分别与所述内指数渐变槽线(4)和外指数渐变槽线(6)的连接点相连。
5.根据权利要求1所述的一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，其特征在于：所述矩形介质板(1)的材质为FR4。
6.根据权利要求1所述的一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，其特征在于：所述矩形介质板(1)的厚度为0.8～1.2mm。
7.根据权利要求4所述的一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，其特征在于：所述矩形介质板(1)的左右两侧分别切除有直角三角形，所述直角三角形的水平直角边长值等于T2，竖直直角边长值为H5。
8.根据权利要求7所述的一种新型宽带对跖维瓦尔第天线，其特征在于：W值为1.4mm，T1值为23.2mm，H值为41.0mm，T2值为20.0mm，H2值为29.4mm，H3值为11.6mm，H4值为8.0mm，H5值为43.6mm。
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| CN109193128A (zh) * | 2018-08-30 | 2019-01-11 | 南京理工大学 | 一种开放边界的宽带圆极化Vivaldi天线 |
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