本发明专利技术公开了一种Vivaldi天线，PCB板顶面层包括输入端口馈线、终端开路半波长谐振器和终端短路阶梯阻抗谐振器；PCB板底面层的金属接地板上开有槽线结构，槽线结构为轴线对称，包括圆形谐振腔、矩形槽线和喇叭形槽线，圆形谐振腔、矩形槽线和喇叭形槽线沿槽线结构的对称轴线依次串接；输入端口馈线、半波长谐振器和终端短路阶梯阻抗谐振器与槽线结构的对称轴线正交，输入端口馈线布置在矩形槽线与圆形谐振腔的连接部位；终端开路半波长谐振器布置在圆形谐振腔的正上方，终端短路阶梯阻抗谐振器布置在矩形槽线与喇叭形槽线的连接部位。本发明专利技术具有结构简单、损耗低、带宽宽、辐射效率高、高矩形系数陷波特性等优点,非常适用于现代无线通信系统。
【技术实现步骤摘要】
一种Vivaldi天线[
]本专利技术涉及微波无源器件，尤其涉及一种Vivaldi天线。[
技术介绍
]近年来，随着无线通信市场的竞争，通信朝着高速度、宽频带方向发展，频谱资源作为一个国家有限的资源，已经到了捉襟见肘的地步，因此当前对能够工作在多频段多标准下的移动通信设备的需求日益增大。传统的滤波天线设计方法着眼于天线和滤波器器件本身，先按标准阻抗单元进行独立的设计和优化，然后直接连接在一起，由于器件间的相互影响，这种方式可能使得级联后阻抗失配，总体性能恶化。为了避免这种影响，通常在天线与滤波器之间增加额外的匹配电路。然而，这会使电路变得复杂，尺寸和损耗也会增大。因而，从天线和滤波器的整体性能出发，将天线与滤波器进行一体化设计，构成结构紧凑的滤波天线。已有文献报道了带有陷波特性的Vivaldi天线的结构：2015年，DeqiangYang、SihaoLiu等人在IEEE.InternationalSymposiumonMicrowave,Antenna,Propagation,andEMCTechnologies(28-30Oct.2015)上发表“ACompactVivaldiAntennawithTripleBand-notchedCharacteristics”，该篇文章提出在传统微带-槽线耦合馈电Vivaldi天线的基础上，在馈电的微带线附近引入三个SIR谐振结构，使得天线在Wlan频段内实现三个陷波点。这种设计方法能够产生三个陷波通带，改善陷波处的矩形系数，但是结构加工复杂，误差较大。2014年，PriyankaNatani,LatheefAhmedShaik等人在IEEE.InternationalConferenceonEmergingTechnologyTrendsinElectronics,CommunicationandNetworking(26-27Dec.2014)上发表“HexagonalSRRCoupledUWBVivaldiAntennaforFrequencyNotchedApplications”，提出在微带线的馈线部分引入两个六边形开环谐振器实现的一个陷波的Vivaldi天线，虽然此种方案能够在陷波处得到很好的矩形系数，但是结构复杂，加工误差大。2014年，AravindaReddyK，NatarajamaniS和S.K.Behera在IEEE.InternationalConferenceonComputing,ElectronicsandElectricalTechnologies(21-22March2012)上发表了“AntipodalVivaldiAntennaUWBAntennawith5.5GHzBand-NotchCharacteristics”，提出在辐射单元上蚀刻出两个对称的Ω型槽线，利用该槽线的长度来控制产生陷波的频率，该设计产生一个陷波，但是矩形系数较差，频率选择性不好。由上可知，现有技术实现具有陷波特性的Vivaldi天线比较复杂，不便于加工集成，且非陷波频率通带的增益不高，陷波处的频率选择性不好，不适用于现代无线通信系统。[
技术实现思路
]本专利技术的要解决的技术问题是提供一种结构简单、高矩形系数陷波特性、方向性良好的Vivaldi天线。实现本专利技术的技术解决方案为：一种Vivaldi天线，包括PCB板，PCB板包括顶面层、作为芯板的介质基板(6)和底面层，顶面层包括输入端口馈线(1)、终端开路半波长谐振器(2)和终端短路阶梯阻抗谐振器(3)；底面层包括金属接地板(5)，金属接地板(5)上开有槽线结构(4)，槽线结构(4)为轴线对称，包括圆形谐振腔(41)、矩形槽线(42)和喇叭形槽线(43)，圆形谐振腔(41)、矩形槽线(42)和喇叭形槽线(43)沿槽线结构(4)的对称轴线依次串接；输入端口馈线(1)、半波长谐振器(2)和终端短路阶梯阻抗谐振器(3)与槽线结构(4)的对称轴线正交，输入端口馈线(1)布置在矩形槽线(42)与圆形谐振腔(41)的连接部位；终端开路半波长谐振器(2)布置在圆形谐振腔(41)正上方，终端短路阶梯阻抗谐振器(3)布置在矩形槽线(42)与喇叭形槽线(43)的连接部位，并通过两端的金属化过孔与金属接地板(5)连接。以上所述的Vivaldi天线，所述的输入端口馈线(1)包括作为输入端的50欧姆微带线导带(11)、1/4波长阻抗匹配微带线(12)、矩形微带短截线(13)，三者依次串接，1/4波长阻抗匹配微带线(12)与矩形槽线(42)正交；终端短路阶梯阻抗谐振器(3)包括依次串接的第一低阻抗谐振器(31)、第二高阻抗谐振器(32)和第三低阻抗谐振器(33)，第二高阻抗谐振器(32)与矩形槽线(42)正交；终端开路半波长谐振器(2)和终端短路阶梯阻抗谐振器(3)以槽线结构(4)的对称轴线作为对称轴线，槽线结构(4)的对称轴线与介质基板(6)的长轴同轴。以上所述的Vivaldi天线，信号经由所述的50欧姆微带线导带(11)传入，然后通过四分之一波长阻抗匹配传输线(12)与底面槽线结构(4)进行耦合激励输入；输入信号经过槽线结构(4)进行传输，耦合至终端开路半波长谐振器(2)产生谐振，形成第一个陷波；耦合至终端短路阶梯阻抗谐振器(3)产生谐振，形成第二个陷波。以上所述的Vivaldi天线，介质基板(6)的尺寸为70×87.3mm2，在介质基板(6)的顶面所蚀刻的50欧姆微带线导带(11)的长度L1为27.5mm，宽度W1为2.8mm；1/4波长匹配线(12)的长度L2为7.5mm，宽度W2为1.7mm；矩形微带短截线(13)长度L3为7.1mm，宽度W3为3.3mm；终端开路半波长谐振器(2)的长度L4为15.5mm，宽度W4为1.7mm；终端短路阶梯阻抗谐振器(3)第一高阻抗谐振器(32)的长度L6为11.6mm，宽度W6为1.3mm；第二高阻抗谐振器(31)的长度L5为13.2mm，宽度W5为4mm；第三低阻抗谐振器(33)的尺寸与第二低阻抗线相同；端部圆形谐振腔(41)的半径R1为4.4mm；圆形谐振腔(41)的端部距离终端开路半波长谐振器(2)中间的距离L8为5.4mm，圆形谐振腔(41)相连的矩形槽线(42)的宽度W7为0.5mm；矩形微带短截线(13)距离终端短路阶梯阻抗谐振器(3)的第三低阻抗线中间的距离L9为11.25mm，指数型渐变槽线部分的长L10为59.35mm，最后的张口宽度W8为18.3mm。以上或2所述的Vivaldi天线，所述介质基板(6)的相对介电常数为2.2，厚度为1mm至1.5mm。以上所述的Vivaldi天线，终端开路半波长谐振器(2)产生第一个陷波，终端短路阶梯阻抗谐振器(3)产生第二个陷波，上述两个陷波经由仿真调试，共同撑起一个陷波频率带，达到良好的矩形系数，具有良好的频率选择特性。本专利技术具有结构简单、损耗低、带宽宽、辐射效率高、高矩形系数陷波特性等优点,非常适用于现代无线通信系统。[附图说明]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例Vivaldi天线的立体结构示意图。图2是本专利技术实施例Vivaldi天线的俯视图。图3是本专利技术实施例Vivaldi天线的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Vivaldi天线，其特征在于：包括PCB板，PCB板包括顶面层、作为芯板的介质基板(6)和底面层，顶面层包括输入端口馈线(1)、终端开路半波长谐振器(2)和终端短路阶梯阻抗谐振器(3)；底面层包括金属接地板(5)，金属接地板(5)上开有槽线结构(4)，槽线结构(4)为轴线对称，包括圆形谐振腔(41)、矩形槽线(42)和喇叭形槽线(43)，圆形谐振腔(41)、矩形槽线(42)和喇叭形槽线(43)沿槽线结构(4)的对称轴线依次串接；输入端口馈线(1)、半波长谐振器(2)和终端短路阶梯阻抗谐振器(3)与槽线结构(4)的对称轴线正交，输入端口馈线(1)布置在矩形槽线(42)与圆形谐振腔(41)的连接部位；终端开路半波长谐振器(2)布置在圆形谐振腔(41)正上方，终端短路阶梯阻抗谐振器(3)布置在矩形槽线(42)与喇叭形槽线(43)的连接部位，并通过两端的金属化过孔与金属接地板(5)连接。
【技术特征摘要】
1.一种Vivaldi天线，其特征在于：包括PCB板，PCB板包括顶面层、作为芯板的介质基板(6)和底面层，顶面层包括输入端口馈线(1)、终端开路半波长谐振器(2)和终端短路阶梯阻抗谐振器(3)；底面层包括金属接地板(5)，金属接地板(5)上开有槽线结构(4)，槽线结构(4)为轴线对称，包括圆形谐振腔(41)、矩形槽线(42)和喇叭形槽线(43)，圆形谐振腔(41)、矩形槽线(42)和喇叭形槽线(43)沿槽线结构(4)的对称轴线依次串接；输入端口馈线(1)、半波长谐振器(2)和终端短路阶梯阻抗谐振器(3)与槽线结构(4)的对称轴线正交，输入端口馈线(1)布置在矩形槽线(42)与圆形谐振腔(41)的连接部位；终端开路半波长谐振器(2)布置在圆形谐振腔(41)正上方，终端短路阶梯阻抗谐振器(3)布置在矩形槽线(42)与喇叭形槽线(43)的连接部位，并通过两端的金属化过孔与金属接地板(5)连接。2.根据权利要求1所述的Vivaldi天线，其特征在于：所述的输入端口馈线(1)包括作为输入端的50欧姆微带线导带(11)、1/4波长阻抗匹配微带线(12)、矩形微带短截线(13)，三者依次串接，1/4波长阻抗匹配微带线(12)与矩形槽线(42)正交；终端短路阶梯阻抗谐振器(3)包括依次串接的第一低阻抗谐振器(31)第二高阻抗谐振器(32)、和第三低阻抗谐振器(33)，第二高阻抗谐振器(32)与矩形槽线(42)正交；终端开路半波长谐振器(2)和终端短路阶梯阻抗谐振器(3)以槽线结构(4)的对称轴线作为对称轴线，槽线结构(4)的对称轴线与介质基板(6)的长轴同轴。3.根据权利要求2所述的Vivaldi天线，其特征在于：信号经由所述的50欧姆微带线导带(11)传入，然后通过四分之一波长阻抗匹配传输线(12)与底面槽线结构(4)进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛磊，徐艳卉，王建朋，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
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