CN210404041U - 一种小型化超宽带双极化天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型化超宽带双极化天线，涉及天线技术领域，所述两单极化超宽带vivaldi通过分别从两端中心开缝而后正交组合并通过所述两单极化超宽带vivaldi共用金属基座固定，所述单极化超宽带vivaldi天线，包括介质基板、天线辐射结构、天线微带馈电结构和金属基座，所述天线辐射结构为介质板上表面金属层和介质板两侧面的侧向金属板，所述上表面金属层上设置开路圆、平行槽线、指数渐变线、寄生辐射贴片和加载电阻，所述侧向金属板、寄生辐射贴片可以改变金属表面电流同时所述加载电阻可以吸收反射能量，从而可以减小所述单极化vivaldi天线尺寸并拓宽带宽最大尺寸不到低频波长的19％，所述小型化超宽带双极化天线有两个单极化超宽带vivaldi的天线组成。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，具体为一种小型化超宽带双极化天线。
背景技术
传统的飞机船舶等较大移动设备上，其需装备多种天线来实现其导航通信等各种功能，这样势必占用大量空间且电磁环境复杂容易造成干扰。为减小天线设备占用空间以及降低电磁环境复杂度，一体化多功能的天线设备成为一个研究方向。小型化、超宽带的双极化天线因其可以将通信导航等功能集于一体降低电磁复杂程度而得到广泛的关注与研究。
目前实现超宽带双极化天线主要采用双脊喇叭、正交偶极子等形式。喇叭天线其轻量化上实现较难且加工难度较大；而偶极子天线其在较宽的频带可能会出现方向图在宽带内容易出现畸变等问题。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种小型化超宽带双极化天线，解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种小型化超宽带双极化天线，包括第一微带vivaldi天线、第二微带vivaldi天线和金属基座,所述第一微带vivaldi天线和第二微带vivaldi天线结构上正交插合以金属基座为共同的基座，第一微带vivaldi天线和第二微带vivaldi天线结构一致，其由介质基板，介质基板上层电路，介质基板下层微带馈电线和介质基板侧面的侧金属板组成，介质基板上层电路有五部分组成，分别为开路圆、平行槽线、指数渐变线金属层、加载电阻和寄生辐射贴片，此位于介质基板上的指数渐变线金属层依次从天线底端到顶端固定连接。
可选的，所述第二微带vivaldi天线所用基板为介质基板，其宽边中心开设有宽度略大于介质基板厚度的可将两微带vivaldi天线正交插合的非贯穿缝。
可选的，所述第二微带vivaldi天线的辐射结构包括位于介质板上层指数渐变线金属层，介质板上层的金属层寄生辐射贴片、加载电阻和位于介质板侧面的侧金属板。
可选的，所述寄生辐射贴片为矩形贴片，数量为两个，均位于天线前端边缘处，寄生辐射贴片通过加载电阻与指数渐变线金属层的末端固定连接。
可选的，所述侧金属板位于第二微带vivaldi天线宽度方向两侧，且紧贴寄生辐射贴片。
可选的，所述平行槽线的前端与指数渐变线金属层固定连接，且其后端与开路圆固定连接。
可选的，所述介质基板下层微带馈电线一端垂直于平行槽线末端的部分为扇形匹配结构，另一端为天线馈电端口。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种小型化超宽带双极化天线，具备以下有益效果：本实用新型小型化超宽带双极化正交组合的微带vivaldi天线结构，实现了天线的双极化特性，同时对微带vivaldi天线采用矩形寄生贴片加载和电阻加载，除此之外，在天线的宽度方向两侧用金属板进行加载，实现了天线的小型化和超宽带特性，同时用金属板在侧面进行加载也避免了天线在低频时方向图出现畸变的风险，另外该天线总体采用微带结构降低了零件的加工和装配难度，便于天线的生产装配。
附图说明
图1为本实用新型整体结构图；
图2为本实用新型第一微带vivaldi天线1正视结构图；
图3为本实用新型第一微带vivaldi天线1后视结构图；
图4为本实用新型两端口驻波示意图；
图5为本实用新型两端口隔离示意图；
图6为本实用新型在低频时方向图示意图；
图7为本实用新型在高频时方向图示意图。
图中：1、第一微带vivaldi天线；2、第二微带vivaldi天线；3、金属基座；4、介质基板；5、指数渐变线金属层；6、平行槽线；7、开路圆；8、寄生辐射贴片；9、加载电阻；10、侧金属板；11、介质基板下层微带馈电线；12、非贯穿缝。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1至图7，本实用新型提供一种技术方案：小型化超宽带双极化天线包括第一微带vivaldi天线1、第二微带vivaldi天线2和金属基座3,第一微带vivaldi天线1与第二微带vivaldi天线2在宽度中心线正交结合，以实现双极化，两微带vivaldi天线在其馈电微带末端沿其交叉轴线方向与金属基座3垂直组合，如图1所示。
第一微带vivaldi天线1和第二微带vivaldi天线2结构一致，其结构如第一微带vivaldi天线1如图2所示，第一微带vivaldi天线1包括介质基板4，位于介质基板4上层的指数渐变线金属层5、平行槽线6、开路圆7、寄生辐射贴片8、加载电阻9，位于介质基板4侧面的侧金属板10，位于介质基板下层的微带馈电线11，位于介质基板4底部的金属基座3，介质基板4的宽边中心有宽度为介质基板厚度的缝12(第一微带vivaldi天线1上的非贯穿缝12从顶端开往底端，第二微带vivaldi天线2上的非贯穿缝12从底端开往顶端)便于将第一微带vivaldi天线1和第二微带vivaldi天线2正交插合，介质基板4上层的指数渐变金属层5、寄生辐射贴片8和介质基板4侧面的侧金属板10为vivaldi天线的辐射结构，指数渐变金属层5在其顶端通过加载电阻5与寄生辐射贴片8连接，侧金属板10在介质基板侧面与寄生辐射贴片8边缘贴在一起，侧金属板10与寄生辐射贴片8在天线轴线方向尺寸相同，指数渐变线金属层5为vivaldi天线的主辐射结构，该结构在开口窄的部位控制高频辐射，在开口宽的部位控制低频辐射，寄生贴片8和侧金属板10可以为vivaldi天线提供额外谐振点以降低vivaldi天线的工作频率从而实现小型化，同时侧金属板10可以约束vivaldi天线低频场分布以避免方向图出现畸变现象改善天线方向图，另外加载电阻9用来吸收指数渐变金属层5以及寄生贴片8之间多余能量。介质基板4上层的平行槽线6和开路圆7和介质基板下层的微带馈电线11共同构成第二微带vivaldi天线的馈电结构，馈电微带线11将能量通过耦合方式传递给平行槽线6，平行槽线6上端连接指数渐变金属层5下端连接开路圆7，平行槽线6将能量传给指数渐变金属层5以使能量辐射，开路圆7起匹配作用，馈电微带线7末端为扇形结构利于天线阻抗匹配，金属基座3不仅可以固定第一微带vivaldi天线1和第二微带vivaldi天线2，还可以反射该双极化天线后向辐射能量，减小该天线后瓣。
实际运用时，该天线可设计尺寸为：两微带vivaldi天线尺寸一样，其所用介质基板长度Sub_l为160mm，介质基板宽度Sub_w为55mm，介质基板厚度Sub_t为0.508mm，两微带vivaldi天线指数渐变金属层指数曲线参数一致，指数渐线两端宽度分别为36mm和0.6mm，指数渐变线的长度为90mm，两微带vivaldi天线平行槽线的宽度也为0.6mm，两槽线的长度为4.4mm，两微带vivaldi天线天线开路圆的半径为11mm，圆心距金属基座距离为9.1mm，第二微带vivaldi天线1馈电微带线上水平微带线距金属基座距离为21mm，第二微带vivaldi天线2馈电微带线上水平微带线距金属基座距离为24mm，两微带vivaldi天线寄生辐射贴片宽度为12mm，长度(沿天线轴线方向)为39mm，第二微带vivaldi天线1的侧金属板宽度为45mm，第二微带vivaldi天线2的侧金属板宽度为55mm，两侧金属沿轴线方向长度均为39mm，两微带vivaldi天线加载电阻均为200欧姆。
图3为本实用新型的回波损耗曲线的示意图，该双极化天线两端口驻波在0.4G～2G带宽内逐波不大于2.6；
图4为本实用新型的两端口隔离示意图，该双极化天线两端口之间的隔离在整个频带内不小于21dB；
图5为本实用新型的低频点H、E以及相对应的交叉极化方向图的示意图，天线方向图稳定，E、H面相对应的交叉极化电平均低于-30dB；
图6为本实用新型的高频点H、E以及相对应的交叉极化方向图的示意图，天线方向图稳定，E、H面相对应的交叉极化电平均低于-27dB；
该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
综上，本实用新型是一种采用两微带vivaldi天线正交组合得到的双极化天线，微该天线通过对微带vivaldi天线进行电阻加载、寄生辐射贴片加载、以及侧面侧金属板加载实现了天线的小型化，使天线尺寸缩小70％以上，且在工作带宽内天线方向图稳定，端口极化隔离达到20dB以上，方向图交叉极化低于-27dB性能优越具有广泛的使用前景。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种小型化超宽带双极化天线，包括第一微带vivaldi天线、第二微带vivaldi天线和金属基座，其特征在于：所述第一微带vivaldi天线和第二微带vivaldi天线结构上正交插合以金属基座为共同的基座，第一微带vivaldi天线和第二微带vivaldi天线结构一致，其由介质基板，介质基板上层电路，介质基板下层微带馈电线和介质基板侧面的侧金属板组成，介质基板上层电路有五部分组成，分别为开路圆、平行槽线、指数渐变线金属层、加载电阻和寄生辐射贴片，此位于介质基板上的指数渐变线金属层依次从天线底端到顶端固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种小型化超宽带双极化天线，其特征在于：所述第二微带vivaldi天线所用基板为介质基板，其宽边中心开设有宽度略大于介质基板厚度的可将两微带vivaldi天线正交插合的非贯穿缝。
3.根据权利要求1所述的一种小型化超宽带双极化天线，其特征在于：所述第二微带vivaldi天线的辐射结构包括位于介质板上层指数渐变线金属层，介质板上层的金属层寄生辐射贴片、加载电阻和位于介质板侧面的侧金属板。
4.根据权利要求1所述的一种小型化超宽带双极化天线，其特征在于：所述寄生辐射贴片为矩形贴片，数量为两个，均位于天线前端边缘处，寄生辐射贴片通过加载电阻与指数渐变线金属层的末端固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种小型化超宽带双极化天线，其特征在于：所述侧金属板位于第二微带vivaldi天线宽度方向两侧，且紧贴寄生辐射贴片。
6.根据权利要求1所述的一种小型化超宽带双极化天线，其特征在于：所述平行槽线的前端与指数渐变线金属层固定连接，且其后端与开路圆固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种小型化超宽带双极化天线，其特征在于：所述介质基板下层微带馈电线一端垂直于平行槽线末端的部分为扇形匹配结构，另一端为天线馈电端口。
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