一种新型超宽带对称对跖型Vivaldi天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型超宽带对称对跖型Vivaldi天线，包括介质板和印制在介质板的正反两面的2片金属辐射贴片，介质板表面为长方形，2片金属辐射贴片形状相同，且相互构成沿辐射方向的介质板中心轴旋转对称，金属辐射贴片的两边分别为内渐变线和外渐变线，内渐变线为指数渐变线，外渐变线为椭圆形渐变线，金属辐射贴片底部连接有金属微带馈线，金属辐射贴片上开设有牛角型槽缝。本实用新型专利技术具有馈电简单、辐射方向性好、超带宽、增益高、增益峰值偏移角度小的特点。

A New UWB Symmetrical Counter-plantar Vivaldi Antenna

【技术实现步骤摘要】
一种新型超宽带对称对跖型Vivaldi天线
本技术涉及天线设计
，具体说是一种新型超宽带对称对跖型Vivaldi天线。
技术介绍
随着无线通信技术和信息数字化技术的飞速发展，人们与信息网络己经密不可分。人们在充分享受现代通信技术所带来的便利的同时，频谱资源也变得越来越紧张。另外，科技的发展使得电子设备不断的增多，人们迫切希望便携式电子设备与因特网之间能够进行短距离高速无线通信。在这样的背景下，超宽带技术以其高性能、高速率、低功耗、低成本等优点成为一项最具有竞争力的热门技术之一。图1为传统对跖Vivaldi天线结构示意图，传统对拓Vivaldi天线将Vivaldi的两条指数渐变线设置在基板的两侧，通过微带线对其中一侧馈电，将其接地面渐变处理，从而形成微带到双线的馈电形式。它是一种微带线-槽线馈电方式的Vivaldi天线，主要由介质板、金属接地板和金属微带馈线三部分组成，金属辐射贴片和金属微带馈线分别印制在介质板两侧。传统对跖Vivaldi天线采用微带线馈电，正面的金属微带馈线主要由矩形微带线和指数渐变槽线构成，背面的金属接地板由渐变结构的巴轮、矩形微带线和指数渐变槽线构成。传统Vivaldi天线存在天线的带宽不够宽、方向图不对称和增益偏低的缺点。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种新型超宽带对称对跖型Vivaldi天线。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种新型超宽带对称对跖型Vivaldi天线，包括介质板和印制在介质板的正反两面的2片金属辐射贴片，其特征在于，所述介质板表面为长方形，2片金属辐射贴片形状相同，且相互构成沿辐射方向的介质板中心轴旋转对称，金属辐射贴片的两边分别为内渐变线和外渐变线，所述内渐变线为指数渐变线，所述外渐变线为椭圆形渐变线，金属辐射贴片底部连接有金属微带馈线，所述金属辐射贴片上开设有牛角型槽缝。本技术进一步的设计方案中，每片金属辐射贴片上的牛角型槽缝有2个。本技术进一步的设计方案中，上述牛角型槽缝的夹角为20°。本技术进一步的设计方案中，上述介质板为厚度为1mm的FR4基板。本技术进一步的设计方案中，上述指数渐变线的公式为：；式中：x和y为指数渐变线x坐标和y坐标，q为天线的开放指数，取值0.4，，，x1、y1、x2、y2为指数渐变线的起始点坐标(x1,y1)和终点的坐标(x2,y2)。本技术进一步的设计方案中，上述椭圆形渐变线的长轴为23.05mm，短轴为20mm。本技术具有以下突出的有益效果：该新型超宽带Vivaldi天线驻波比小于2的阻抗带宽为2.5-20GHz，阻抗带宽内增益4-12.5dB。具有馈电简单、辐射方向性好、超带宽、增益高、增益峰值偏移角度小的特点。全频覆盖S、C、X、Ku、K五个波段，可广泛地应用于无线通信、雷达、定位、监测、控制和医学等领域，发展潜力巨大。指数型渐变开槽天线(VivaldiAntenna)在理论上有无限宽的频率带宽，加上其结构轻巧、易于共形、集成、组阵，可广泛用于电子战、遥感、雷达等领域。附图说明图1为传统对跖Vivaldi天线结构示意图；图2为实施例中新型超宽带对称对跖型Vivaldi天线结构示意图；图3为实施例中Vivaldi天线驻波比仿真结果图；图4为实施例中Vivaldi天线增益仿真结果图；图5为实施例中Vivaldi天线辐射效率仿真结果图；图6为实施例中Vivaldi天线E面方向图仿真结果图；图中，1-介质板，2-金属辐射贴片，3-金属微带馈线，4-内渐变线，5-外渐变线，6-牛角型槽缝。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术作进一步说明。参见图2，本技术中的一种新型超宽带对称对跖型Vivaldi天线，包括介质板1和印制在介质板1的正反两面的2片金属辐射贴片2，介质板1为厚度为1mm的FR4基板，总体物理尺寸为60mm×48mm×1mm；介质板1表面为长方形，2片金属辐射贴片2形状相同，且相互构成沿辐射方向的介质板1中心轴旋转对称，金属辐射贴片2的两边分别为内渐变线4和外渐变线5，内渐变线4为指数渐变线，外渐变线5为椭圆形渐变线，金属辐射贴片2底部连接有金属微带馈线3，金属辐射贴片2上开设有牛角型槽缝6，牛角型槽缝6的夹角为20°，每片金属辐射贴片2上的牛角型槽缝6有2个。指数渐变线的公式为：；式中：x和y为指数渐变线x坐标和y坐标，q为天线的开放指数，取值0.4，，，x1、y1、x2、y2为指数渐变线的起始点坐标(x1,y1)和终点的坐标(x2,y2)。椭圆形渐变线的长轴为23.05mm，短轴为20mm，a=23.05mm,b=20mm分别为椭圆弧线的长轴和短轴。新型小型化对跖型Vivaldi天线的正反面金属辐射贴片2结构完全相同，关于主轴辐射方向旋转对称，即沿辐射方向的介质板1中心轴旋转对称，这样可以有效地修正天线方向图的不对称性。此外，为了进一步延展天线带宽，进一步消除天线增益峰值的偏移问题，使主轴方向辐射性能达到最佳，并且能够提高天线的增益值，对传统的对跖Vivaldi天线的贴片两端添加两组类三角形的牛角型槽缝结构。该新型对跖型Vivaldi天线的馈线长度Lf=5mm，馈线宽度Wf=1.9mm，内指数线坐标x2=55mm，内指数线坐标y2=-17mm，槽线末端距离Wt=35mm,牛角型槽缝6中渐变指数曲线边界所扫过的角度θ=20゜，金属导体层厚度co=0.036mm，基板长度L=60mm，基板宽度W=48mm，基板厚度H=1mm，板材为FR4。图3为本实施例的Vivaldi天线的驻波比仿真结果图，采用HFSS电磁仿真软件来进行仿真分析，得到驻波比仿真结果。由驻波比仿真结果可知，在2.5-20GHz频率范围内驻波比小于2，，带宽在高频段还具有可扩展性。在低频阶段尤其是在2.5GH左右，新型天线结构的驻波要小于1.5而传统天线的驻波在2左右，说明新型结构降低了天线的谐振频率，而且天线整体的驻波要低于传统天线的驻波。图4为本实施例的Vivaldi天线的增益仿真结果图，在2.5-20GHz频率范围内的增益为5-12.5dB。在2.5GHz、8GHz、15GHz、18GHz时候新型天线的整体增益要明显的比传统天线的增益高大概2dB左右。图5为本实施例的Vivaldi天线的辐射效率仿真结果图。由图5可知，当天线在2.5GHz时，天线的辐射效率达到最大约为0.96，在20GHz时最低为0.5，整体效率符合天线的设计要求。图6为本实施例的Vivaldi天线的E面方向图仿真结果图。图2所示的xoy平面为天线的E面，以该天线在2.5GHz、5GHz、10GHz、15GHz、20GHz的E面方向图为例，该天线的E面方向图保持良好对称，方向图E面峰值偏移角度几乎为零，该新型对跖型Vivaldi天线具有较高的增益、较强的方向性和较低的后瓣电平。以上是本技术的较佳实施例，凡依本技术技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本技术技术方案的范围时，均属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型超宽带对称对跖型Vivaldi天线，包括介质板（1）和印制在介质板（1）的正反两面的2片金属辐射贴片（2），其特征在于，所述介质板（1）表面为长方形，2片金属辐射贴片（2）形状相同，且相互构成沿辐射方向的介质板（1）中心轴旋转对称，金属辐射贴片（2）的两边分别为内渐变线（4）和外渐变线（5），所述内渐变线（4）为指数渐变线，所述外渐变线（5）为椭圆形渐变线，金属辐射贴片（2）底部连接有金属微带馈线（3），所述金属辐射贴片（2）上开设有牛角型槽缝（6）。

【技术特征摘要】
1.一种新型超宽带对称对跖型Vivaldi天线，包括介质板（1）和印制在介质板（1）的正反两面的2片金属辐射贴片（2），其特征在于，所述介质板（1）表面为长方形，2片金属辐射贴片（2）形状相同，且相互构成沿辐射方向的介质板（1）中心轴旋转对称，金属辐射贴片（2）的两边分别为内渐变线（4）和外渐变线（5），所述内渐变线（4）为指数渐变线，所述外渐变线（5）为椭圆形渐变线，金属辐射贴片（2）底部连接有金属微带馈线（3），所述金属辐射贴片（2）上开设有牛角型槽缝（6）。2.根据权利要求1所述的新型超宽带对称对跖型Vivaldi天线，其特征在于，每片金属辐射贴片（2）上的牛角型槽缝（6）有2个。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛俊祥，何恺，王奇，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32