一种Vivaldi天线制造技术

本公开提供了一种Vivaldi天线，包括两个对称设置的辐射单元，每个辐射单元包括形成开口的槽线；谐振腔，与槽线相连；截断边界单元，设置在两个辐射单元的槽线之间并轴向延伸；以及馈电单元。本公开通过在Vivaldi天线的槽线之间设置截断边界单元，在宽带内实现了稳定的增益及波束宽度。增益及波束宽度。增益及波束宽度。

【技术实现步骤摘要】
一种Vivaldi天线


[0001]本技术涉及通信
，尤其涉及一种Vivaldi天线。

技术介绍

[0002]天线是无线通信中必不可少的发射和接收电磁波的器件，天线的性能决定了电磁能量传输的效率。随着通信技术的飞速发展，人们对天线的性能提出了越来越高的要求。例如在一些无线通信或无线测试的场景中，要求天线能够在较宽的频带内具有稳定的宽波束。

技术实现思路

[0003]本公开描述了一种Vivaldi天线。
[0004]根据本公开的实施例的第一方面，提供一种Vivaldi天线，包括：两个对称设置的辐射单元，每个辐射单元包括形成开口的槽线；谐振腔，谐振腔与槽线相连；截断边界单元，截断边界单元设置在两个辐射单元的槽线之间并轴向延伸；以及馈电单元。
[0005]根据Vivaldi天线的一个实施例，截断边界单元远离谐振腔的一端为远端，槽线在远端处形成的开口为Vivaldi天线的最小物理口径，Vivaldi天线的最小物理口径的最大尺寸与Vivaldi天线的最高工作频率对应的波长的比值为第一比值R1，R1满足以下范围：1/4≤R1≤2；Vivaldi天线的最大物理口径的最大尺寸与Vivaldi天线的最低工作频率对应的波长的比值为第二比值R2，R2满足以下范围：1/4≤R2≤2。
[0006]根据Vivaldi天线的一个实施例，R1满足以下范围：1/2≤R1≤1；R2满足以下范围：1/2≤R2≤1。
[0007]根据Vivaldi天线的一个实施例，R1等于R2。
[0008]根据Vivaldi天线的一个实施例，辐射单元还包括与槽线平滑连接的弧形线，弧形线向槽线的开口变窄的方向延伸，弧形线形成的最大开口为Vivaldi天线的最大物理口径。
[0009]根据Vivaldi天线的一个实施例，截断边界单元的一端与谐振腔相连。
[0010]根据Vivaldi天线的一个实施例，馈电单元采用差分馈电。
[0011]根据Vivaldi天线的一个实施例，Vivaldi天线设置在介质基板上，介质基板包括至少三层金属层，馈电单元设置在位于中间的金属层上。
[0012]根据本公开的实施例的第二方面，提供一种双极化天线，包括两个前述的Vivaldi天线。
[0013]根据本公开的实施例的第三方面，提供一种圆极化天线，包括两个前述的Vivaldi天线。
[0014]本公开的实施例中，通过在Vivaldi天线的槽线之间设置截断边界单元，减小了Vivaldi天线在宽带使用时不同频段之间电口径的差异，从而在宽带内实现了稳定的增益及波束宽度。
附图说明
[0015]图1是相关技术中的Vivaldi天线的示意图。
[0016]图2是本公开根据一个实施例示出的Vivaldi天线的示意图。
[0017]图3是本公开根据一个实施例示出的Vivaldi天线的示意图。
[0018]图4是本公开根据一个实施例示出的Vivaldi天线的示意图。
具体实施方式
[0019]以下参照附图描述本公开的实施例。应当理解，附图不是必须为等比例的。描述的实施例是示例性的，而非旨在限制本公开，可以以相同方式或类似方式与实施例的特征组合或替代这些特征。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0020]无线通信设备通过天线发射和接收电磁波，通信设备的无线收发性能也常常通过测试天线进行评估。在一些无线通信或无线测试的场景中，要求天线能够在较宽的频带内具有稳定的宽波束。
[0021]Vivaldi天线是一种平面结构天线，由逐渐张开的槽线构成辐射结构，具有优良的辐射特性以及较宽的使用频带，广泛应用在无线通信系统、相控阵雷达和射电天文等领域。参照图1，图1示意了相关技术中典型的Vivaldi天线。
[0022]相关技术中，天线的辐射(发射或接收)状态可以通过天线口径在一定程度上进行表征，包括几种不同的表征方式：物理口径，即天线辐射口的机械尺寸；有效口径，可以通过计算或测量得到；有效高度，将线天线的物理高度或长度乘以(归一化)平均电流得到；电口径，计算方式为物理口径的最大尺寸与某一特定频率的波长的比值，可以理解为，天线在该频率下的辐射特性与电口径的大小相关，具体而言，电口径的大小与天线增益正相关，与波束宽度的大小负相关。在图1所示的Vivaldi天线中，电磁波辐射的物理口径为槽线开口的最宽处L0，不同频率下的电磁波共用这个物理口径L0。对于天线而言，在相同的物理口径下，当电磁波的频率越高，波长越短，天线的电口径越大，即天线的增益越高，波束宽度越小；反之，当电磁波的频率越低，波长越长，天线的电口径越小，即天线的增益越低，波束宽度越大。以图1所示的Vivaldi天线为例，假设该天线的最低工作频率为1GHz，相关技术中，通常将Vivaldi天线设计为其电口径满足最低频率的半波长，即，图1所示的Vivaldi天线，在1GHz的电口径为1GHz对应的波长的1/2倍，根据电口径的计算方式，可以算出其物理口径的最大尺寸(即槽线开口的最宽处L0)为1GHz对应的波长的1/2倍。那么，可以计算得到，其在2GHz的电口径为2GHz对应的波长的1倍。也就是说，在不同的频段具有不同的电口径。当Vivaldi天线用于超宽频带时，由于不同频率的电口径不同，在宽频内的增益和波束宽度可能存在较大的差异，这将导致其应用受限，例如，在一些无线测量的使用场景下，要求天线在宽频内保持稳定的波束宽度。
[0023]鉴于此，本公开的一方面实施例提供了一种Vivaldi天线。参照图2，Vivaldi天线包括两个对称设置的辐射单元100，每个辐射单元100包括槽线101，槽线101例如可以为指数渐变形，两条槽线101形成了用于辐射的开口；谐振腔200，谐振腔200与槽线101相连；截断边界单元300，截断边界单元300设置在两个辐射单元100的槽线101之间并轴向延伸，这
里的“轴”可以理解为两条槽线101的对称轴；以及馈电单元(图中未示出)。截断边界单元300的设置使Vivaldi天线在高频的物理口径由图1所示的L0处下移至图2所示的L1处，相当于减小了高频的电口径，从而减小了宽带范围内不同频段之间电口径的差异，从而在宽带内实现了相对稳定的增益及波束宽度。
[0024]在此对本实施例的Vivaldi天线中不同频率的电磁波的电口径进行说明。参照图2，截断边界单元300远离谐振腔200的一端为远端301，槽线101在远端301处形成的开口L1为最小物理口径，而Vivaldi天线在高频的电口径为此最小物理口径的最大尺寸与Vivaldi天线的最高工作频率对应的波长的比值，在此定义为第一比值R1。另一方面，槽线101的开口的最宽处L2为最大物理口径，而Vivaldi天线在低频的电口径为此最大物理口径的最大尺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Vivaldi天线，其特征在于，包括：两个对称设置的辐射单元，每个所述辐射单元包括形成开口的槽线；谐振腔，所述谐振腔与所述槽线相连；截断边界单元，所述截断边界单元设置在两个所述辐射单元的槽线之间并轴向延伸；以及馈电单元。2.根据权利要求1所述的Vivaldi天线，其特征在于：所述截断边界单元远离所述谐振腔的一端为远端，所述槽线在所述远端处形成的开口为所述Vivaldi天线的最小物理口径，所述Vivaldi天线的最小物理口径的最大尺寸与所述Vivaldi天线的最高工作频率对应的波长的比值为第一比值R1，所述R1满足以下范围：1/4≤R1≤2；所述Vivaldi天线的最大物理口径的最大尺寸与所述Vivaldi天线的最低工作频率对应的波长的比值为第二比值R2，所述R2满足以下范围：1/4≤R2≤2。3.根据权利要求2所述的Vivaldi天线，其特征在于，所述R1满足以下范围：1/2≤R1≤1；所述R2满足以下范围：1/2≤R2≤1。4.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：漆一宏，迟礼东，于伟，沈鹏辉，
申请(专利权)人：深圳市通用测试系统有限公司，
类型：新型
国别省市：