本实用新型专利技术公开了一种SKA Vivaldi超宽带馈源天线，SKA Vivaldi超宽带馈源天线设计在低损耗介电系数相对较小的F4B电介质上，应用在射电天文望远镜UWB(超宽带)3-10GHz频段上。本馈源天线设计满足SKA射电天文望远镜的高频段需求，且采用微带—-槽线过渡的馈电方式，应用HFSS和CST两种电磁仿真软件验证馈源天线的特性，原型天线的驻波和方向图特性得到了很好的验证。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种Vivaldi天线，具体涉及Vivaldi天线的槽线结构。
技术介绍
在SKA射电天文望远镜（Square Kilometre Array)通信系统中，要求天线具有宽 频带、体积小、重量轻的特点。Vivaldi天线是一种超宽带天线，目前广泛用于卫星通信、遥 感和射电望远镜等领域。渐变端射型平面缝隙天线（TSA)最早是由Mahapatra和Gibson 提出来的，它是一种端射型的天线，多用于毫米波段。根据渐变缝隙的不同，典型的渐变 缝隙天线可以分为三种不同的类型，即直线渐变平面缝隙天线（Linearly Tapered Slot Antenna, LTSA)、非渐变平面缝隙天线（Constant width Slot Antenna, CWSA)和指数渐变 平面缝隙天线（Vivaldi天线）。由于Vivaldi天线具有宽频带和高增益的特点，因此应用 较多。 Vivaldi天线是Gibson于1979年提出的一种行波天线。Vivaldi天线是由较窄 的槽线过渡到较宽的槽线构成的，槽线呈指数规律变化，将介质板上的槽线宽度逐渐加大， 形成喇叭口向外辐射或向内接收电磁波。在不同的频率上，它的不同部分发射或接收电磁 波，而各个辐射部分相对于对应的不同频率信号的波长的电长度是不变的。它是一些具有 非周期结构连续逐渐变化的天线，它有很宽的频带，这种天线是一种高增益、线极化天线可 以做成随频率变化具有恒定增益的天线。在设计频段内具有相同的波束宽度。此外，它还 具有良好的时域特性，时域接收波形具有非色散特性，因此它是一种非常有潜力的超宽带 天线。渐变缝隙端射天线是一种表面波类型的行波天线，表面波沿着渐变缝隙传播，直到在 末端开口处辐射出去；表面波的相速通常比光速小，因此这种天线属于慢波结构；这种天 线在平行于介质层的面（E面）和垂直于介质层的面（H面）上都可以产生对称的方向图； 这种天线的输入阻抗随频率变化不剧烈。 因此小型化、低损耗、vivaldi超宽带馈源天线设计是必需的。
技术实现思路
针对现有技术中存在的需求，本技术的目的在于提供一种SKA Vivaldi超宽 带馈源天线，本馈源天线设计满足SKA射电天文望远镜的高频段需求，且采用微带-槽线过 渡的馈电方式，应用HFSS和CST两种电磁仿真软件验证馈源天线的特性，原型天线的驻波 和方向图特性得到了很好的验证。 为实现上述目的，本技术采用以下技术方案： SKA Vivaldi超宽带馈源天线，包括介质板，所述介质板上表面设置有金属导体层 构成槽线地平面，所述金属导体层设置有渐变槽线，所述渐变槽线两侧对称设置有圆形谐 振腔，所述渐变槽线内端通过矩形槽线和一个谐振腔相连。 进一步，所述天线还包括馈电单元，所述馈电单元包括设置在介质板下表面的微 带线，所述微带线对应与所述渐变槽线相连的谐振腔设置；所述介质板侧边沿上对应所述 微带线设置有SM连接器，所述SM连接器的中心引脚和所述微带线相连，所述SM连接器 的外部地引脚短路连接到所述天线的槽线地平面。 进一步，所述微带线为二级馈电竖向结构，第二级宽度大于第一级；所述矩形槽线 呈U型。 进一步，所述天线工作在UWB频段3-10GHZ。 进一步，所述天线中，槽线地平面"宽度a"为45mm，槽线地平面"长度b"为45mm， 渐变槽线"长度c"为42mm，矩形槽线与谐振腔连接段"长度f"为11. 8mm，矩形槽线与渐变 槽线连接段"长度g"为11. 6mm，谐振腔"半径r"为8. 4mm。 进一步，所述微带线中，第一级"长度d"为13. 5mm，第二级"长度e"为4. 2mm。 进一步，所述介质板采用F4B，介质板尺寸45mmX45mmX0. 5mm。 采用上述结构设置的SKA Vivaldi超宽带馈源天线，具有以下优点： 该馈源天线工作在UWB (Ultra Wideband，超宽带）频段3-lOGHz，采用微带-槽线 过渡的馈电方式，实现了 VSWR(电压驻波比）在整个频段内小于2,最大增益7. 3dBi，交叉 极化小于_20dB。【附图说明】 图1为本技术的正面视图； 图2为本技术的背面视图； 图3为本技术的正面尺寸图； 图4为本技术的背面尺寸图； 图5为本技术的VSWR (电压驻波比）的验证结果图； 图6为本技术的z-x平面辐射方向图； 图7为本技术的z-y平面辐射方向图。 图中：1、金属导体层；101、渐变槽线；102、谐振腔；103、矩形槽线；2、介质板；3、 SM连接器；4、地引脚；5、微带线。【具体实施方式】 为更进一步阐述本技术为达到预定技术目的所采取的技术手段及功效，以下 结合附图和较佳实施例，对本技术的结构、特征以及功效详细说明如后。 提高馈源天线性能的关键之处在于天线的输出阻抗与输入阻抗是否有良好的匹 配，能否实现VSWR(电压驻波比）小于2,这也是进行天线设计的首要考虑因素；本实用新 型所描述天线是由较窄的槽线过渡到较宽的槽线构成的，槽线呈指数规律变化，将介质板 上的槽线宽度逐渐加大，形成喇叭口向外辐射或向内接收的电磁波，采取了微带一槽线过 渡的CPW共面波导馈电方式。 本实施例所描述的SKA Vivaldi超宽带馈源天线，结构如图1、图2所示，包括介质 板2,介质板2上表面设置有金属导体层1构成槽线地平面，金属导体层1设置有渐变槽线 101，渐变槽线101两侧对称设置有圆形谐振腔102,渐变槽线101内端通过矩形槽线103和 一个谐振腔相连。 金属导体层1是铜薄片。谐振腔102是圆形槽线，对称设置在渐变槽线101两侧 是为了增大电磁波的辐射强度，增大天线的增益。 上述天线还包括馈电单元，该馈电单元包括设置在介质板2下表面的微带线5,微 带线5对应与渐变槽线101相连的谐振腔设置，这样设置是为了耦合馈电；介质板2侧边沿 上对应微带线5设置有SM连接器3, SM连接器3的中心引脚和微带线5相连，SM连接 器的外部地引脚4短路连接到天线的槽线地平面。 微带线5为二级馈电竖向结构，第二级宽度大于第一级；矩形槽线103呈U型，但 是两边的长度不等，与渐变槽线101相连的一端稍短。 本实施例所描述的天线工作在UWB频段3-10GHZ。 如图3、图4所示，上述天线中，槽线地平面"宽度a"为45mm，槽线地平面"长度b" 为45mm，渐变槽线"长度c"为42mm，矩形槽线与谐振腔连接段"长度f"为11. 8mm，矩形槽 线与渐变槽线连接段"长度g"为11. 6mm，谐振腔"半径r"为8. 4mm。 微带线中，第一级"长度d"为13. 5mm，第二级"长度e"为4. 2mm〇 介质板采用F4B(聚四氟乙烯），电介质系数较小、欧姆损耗较小、质地较灵活；介 质板尺寸45mm X 45mm X0. 5臟。 上述尺寸特征可以结合图3、图4和表1来看。 表1. SKA Vivaldi超宽带馈源天线的几何尺寸【主权项】1. SKAVivaldi超宽带馈源天线，包括介质板，所述介质板上表面设置有金属导体层构 成槽线地平面，其特征在于，所述金属导体层设置有渐变槽线，所述渐变槽线两侧对称设置 有圆形谐振腔，所述渐变槽线内端通过矩形槽线和一个谐振腔本文档来自技高网...
【技术保护点】
SKA Vivaldi超宽带馈源天线，包括介质板，所述介质板上表面设置有金属导体层构成槽线地平面，其特征在于，所述金属导体层设置有渐变槽线，所述渐变槽线两侧对称设置有圆形谐振腔，所述渐变槽线内端通过矩形槽线和一个谐振腔相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马月，朱富国，朱明明，范瑾，刘丽佳，庞峰，
申请(专利权)人：马月，
类型：新型
国别省市：北京;11
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