CN216120774U - 一种新型宽带双极化金属vivaldi天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天线技术领域，目的是提供一种新型宽带双极化金属vivaldi天线，包括介质基板、金属贴片、馈电微带线、扇形金属片和支座，金属贴片固定在介质基板的顶面，馈电微带线和扇形金属片固定在介质基板的底面，金属贴片上开有关于其水平中心轴线对称的喇叭状开口的渐变槽线，渐变槽线呈指数型渐变，渐变槽线底端设置圆形谐振腔，馈电微带线的一端与扇形金属片连接，馈电微带线延伸至介质基板的边缘与连接端子连接，连接端子与圆形谐振腔的中心处于同一水平面上，且该水平面与喇叭状开口方向垂直，所述支座通过与金属贴片抵接固定介质基板。

Description

一种新型宽带双极化金属vivaldi天线

技术领域

本实用新型涉及天线领域，具体涉及一种新型宽带双极化金属vivaldi天线。

背景技术

Vivaldi宽频带天线是通过采用指数形状的缝隙结构来控制电磁波从缝隙的一端向开口端辐射电磁能量的缝隙微带天线。

这种天线的结构比较简单，总共由三层材料组成：最顶层是金属接地板，在该接地板上掏出由槽线所围的缝隙结构，槽线由三部分构成，第一部分是圆形槽线，对微带传输线起到阻抗匹配作用；第二部分是矩形槽线，和微带传输线起到相互耦合传输电磁波的作用；第三部分是渐变槽线，对天线所辐射的电磁波起到引向作用。中间层是介质板。最底层是金属微带线，微带线的终端为扇形结构,主要起到终端负载匹配作用，微带线通过该介质板向槽线耦合馈电。

但现有的Vivaldi宽频带天线通过渐变槽线引导电磁波发出，若能将多片天线进行固定，保证其电磁波的发散方向，则需要考虑天线之间的干扰问题以及天线的固定问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种新型宽带双极化金属vivaldi天线，能够固定多个天线，并且将改进现有连接端子的输出方向，增加vivaldi天线竖直放置的稳定性；

本实用新型所采用的技术方案是：一种新型宽带双极化金属vivaldi天线，vivaldi天线包括介质基板、金属贴片、馈电微带线、扇形金属片和支座，金属贴片固定在介质基板的顶面，馈电微带线和扇形金属片固定在介质基板的底面，金属贴片上开有关于其水平中心轴线对称的喇叭状开口的渐变槽线，渐变槽线呈指数型渐变，渐变槽线底端设置圆形谐振腔，馈电微带线的一端与扇形金属片连接，馈电微带线延伸至介质基板的边缘与连接端子连接，连接端子与圆形谐振腔的中心处于同一水平面上，且该水平面与喇叭状开口方向垂直，所述支座通过与金属贴片抵接固定介质基板；

优选的，所述支座为环形金属支座，环形支座内对称设置有卡槽，通过卡槽与金属贴片抵接，支座和卡槽均为塑料材质制成，即常规聚乙烯材料。

优选的，所述卡槽的宽度与介质基板的厚度相同，通过卡槽对vivaldi天线进行抵接。

优选的，喇叭状开口的最大直径小于两卡槽之间的距离。

优选的，介质基板尺寸为170×70mm²，厚度为0.762mm，介电常数为3.3，相对磁导率为1，采用损耗角正切为0.002的Rogers4533布板。

优选的，渐变槽线两条外侧壁分别设有等间隔的梳齿状栅格。

通过上述技术手段，改变了金属层上的电流分布，使电流集中于渐变槽线，电磁波的辐射强度增大，从而使天线的增益提高。

优选的，所述梳齿状栅格由7个相同尺寸且等间距的长方形缝隙构成，相邻的两个缝隙间距为5mm，波纹宽度为3mm，波纹深度为20mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.能够将多个vivaldi天线进行组合，使其单个天线具有定向辐射的特性，多个天线组阵后可以满足全向辐射的特性；

2.通过支架将单个天线或多个天线进行固定，增加稳定性，且支架不会对产生的电磁波造成屏蔽或者干扰。

附图说明

图1为一种新型宽带双极化金属vivaldi天线的结构图；

图2为本实用新型的扇形金属片结构图；

图3为本实用新型vivaldi天线产生电磁波的仿真图。

附图标记说明：1、介质基板；2、金属贴片；3、馈电微带线；4、扇形金属片；5、支座；6、卡槽；7栅格；8、连接端子；9、圆形谐振腔。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图1～3，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1：

请参照图1，vivaldi天线包括介质基板、金属贴片、馈电微带线、扇形金属片和支座，金属贴片固定在介质基板的顶面，馈电微带线和扇形金属片固定在介质基板的底面，金属贴片上开有关于其水平中心轴线对称的喇叭状开口的渐变槽线，渐变槽线呈指数型渐变，渐变槽线底端设置圆形谐振腔，馈电微带线的一端与扇形金属片连接，馈电微带线延伸至介质基板的边缘与连接端子连接，连接端子与圆形谐振腔的中心处于同一水平面上，且该水平面与喇叭状开口方向垂直，所述支座通过与金属贴片抵接固定介质基板；

值得说明的是，单个vivaldi天线在渐变槽线之间喇叭状处，产生的电磁波为不规则的圆柱状辐射群，越靠近介质基板，电磁波的幅值和频率越不规则，请参照图3，基于本方案，若想给天线增加一个稳定支座，则不能对原有的电磁波辐射产生影响，因此制定本申请中的环状非金属支座，将单个天线插入卡槽，得到的电磁波仿真图像与不加支座的效果相同。

值得说明的是，当需要多个天线来累积产生效果时，通过将天线的轴对称中心线进行分割，并插入至另一个天线的轴对称中心线上，并都将覆盖金属贴片的部分插入到卡槽了，不能将露出介质基板的部分接触卡槽，否则会影响电磁波的波形。

值得说明的是，采用环形非金属支座，不会对电磁波产生干扰，不会影响介质基板发出的电磁波。

本申请环形支座内对称设置有卡槽，通过卡槽与金属贴片抵接，支座、卡槽和金属贴片均采用相同的材料，但这里支座要设计的尽可能的窄，避免过大影响天线的电磁波辐射。

值得说明的是，所述卡槽的宽度与介质基板的厚度相同，通过卡槽对vivaldi天线进行抵接。

值得说明的是，喇叭状开口的最大直径小于两卡槽之间的距离。

值得说明的是，介质基板尺寸为170×70mm²，厚度为0.762mm，介电常数为3.3，相对磁导率为1，采用损耗角正切为0.002的Rogers4533布板。

值得说明的是，渐变槽线两条外侧壁分别设有等间隔的梳齿状栅格，所述梳齿状栅格由7个相同尺寸且等间距的长方形缝隙构成，相邻的两个缝隙间距为5mm，波纹宽度为3mm，波纹深度为20mm，通过实验论证，栅格改变了金属层上的电流分布，使电流集中于渐变槽线，电磁波的辐射强度增大，从而使天线的增益提高，这里栅格采用7个或8个，产生的电流增益效果是最佳的，为了简化制备工艺，故选用7个栅格。

综上所述，通过改进现有vivaldi天线的结构，保证输出的电磁波更加稳定的同时，增加支座，能够固定多个耦合的天线基板，将连接端子从原有的顶部设置在侧面，避免高度上的拉扯使得天线倾倒，环形支座和卡槽均可根据天线的型号和数量进行定制。

Claims (7)

1.一种新型宽带双极化金属vivaldi天线，其特征在于，vivaldi天线包括介质基板(1)、金属贴片(2)、馈电微带线(3)、扇形金属片(4)和支座(5)，金属贴片(2)固定在介质基板(1)的顶面，馈电微带线(3)和扇形金属片(4)固定在介质基板(1)的底面，金属贴片(2)上开有关于其水平中心轴线对称的喇叭状开口的渐变槽线，渐变槽线呈指数型渐变，渐变槽线底端设置圆形谐振腔，馈电微带线(3)的一端与扇形金属片(4)连接，馈电微带线(3)延伸至介质基板(1)的边缘与连接端子连接，连接端子与圆形谐振腔的中心处于同一水平面上，且该水平面与喇叭状开口方向垂直，所述支座(5)通过与金属贴片(2)抵接固定介质基板(1)。

2.根据权利要求1所述的一种新型宽带双极化金属vivaldi天线，其特征在于，所述支座(5)为环形金属支座(5)，环形支座(5)内对称设置有卡槽(6)，通过卡槽(6)与金属贴片(2)抵接。

3.根据权利要求2所述的一种新型宽带双极化金属vivaldi天线，其特征在于，所述卡槽(6)的宽度与介质基板(1)的厚度相同，通过卡槽(6)对vivaldi天线进行抵接。

4.根据权利要求3所述的一种新型宽带双极化金属vivaldi天线，其特征在于，喇叭状开口的最大直径小于两卡槽(6)之间的距离。

5.根据权利要求1所述的一种新型宽带双极化金属vivaldi天线，其特征在于，介质基板(1)尺寸为170×70mm2，厚度为0.762mm，介电常数为3.3，相对磁导率为1，采用损耗角正切为0.002的Rogers4533布板。

6.根据权利要求5所述的一种新型宽带双极化金属vivaldi天线，其特征在于，渐变槽线两条外侧壁分别设有等间隔的梳齿状栅格(7)。

7.根据权利要求6所述的一种新型宽带双极化金属vivaldi天线，其特征在于，所述梳齿状栅格(7)由7个相同尺寸且等间距的长方形缝隙构成，相邻的两个缝隙间距为5mm，波纹宽度为3mm，波纹深度为20mm。

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