一种末端弯折的电阻加载小型化对跖Vivaldi天线制造技术

本发明专利技术提供一种末端弯折的电阻加载小型化对跖Vivaldi天线，属于天线技术领域。本发明专利技术通过将天线各金属辐射贴片的两条渐变曲线末端向相反方向弯折并直线延伸，形成“7”字型和“厂”字型辐射结构，以此构建了弯折末端，减小原天线末端不期望的辐射，延长了天线在两条渐变曲线上电流分布的主要路径长度，改善天线的低频辐射能力；同时在天线各金属辐射贴片弯折末端的两条直线型金属条上进行较大电阻的加载，有效拓展天线阻抗带宽频率下限，此外在天线金属辐射贴片上除“7”字型、“厂”字型结构外的部分开有三角形、矩形、椭圆形或相应组合形状的槽，进一步改善金属辐射贴片上的表面电流分布，增强的了天线的低频辐射能力。增强的了天线的低频辐射能力。增强的了天线的低频辐射能力。

【技术实现步骤摘要】
一种末端弯折的电阻加载小型化对跖Vivaldi天线


[0001]本专利技术属于天线
，具体涉及到一种末端弯折的电阻加载小型化 对跖Vivaldi天线。

技术介绍

[0002]Vivaldi天线是一种平面端射槽缝天线，具有工作频带宽、方向性好、低 剖面、低交叉极化、易于集成、造价低廉等优点，广泛应用于现代无线电技 术领域。从Vivaldi天线发展历程来看，对跖Vivaldi天线采用了改进的馈 电结构，解决了传统Vivaldi天线馈电结构导致的高频性能限制，但其工作 频率下限仍然受限于天线口面尺寸，一般而言，Vivaldi天线口面宽度约为 最小工作频率对应波长的一半，这将极大的限制天线进一步的推广应用， 因此有必要开展天线小型化技术研究。
[0003]天线小型化的实质是拓展天线阻抗带宽的频率下限。典型的技术手段有：
ꢀ①
采用高介电常数材料，理论上而言可等效增大天线电尺寸进而实现小型 化，但实际上天线辐射结构的电场并不完全限制于材料内部，在介质板外 部也有分布，因此小型化效果并不显著，此外高介电常数材料价格昂贵；
ꢀ②
改善辐射贴片结构，例如设置矩形槽、改变渐变曲线轮廓线等一定程度 上可以拓展阻抗带宽下限，但部分设计较为复杂，且改善效果有限；
③
设 置电磁超材料，效果有限，且增加设计和加工难度。
[0004]综上所述，对跖Vivaldi天线小型化的工程意义重大、需求较为迫切， 但当前的技术手段效果较为有限。丞亟待设计一种可以显著改善天线阻抗 带宽频率下限的对跖Vivaldi天线，实现天线小型化，拓展对跖Vivaldi天 线的应用范围。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种末端弯折的电阻加载小型化对跖Vivaldi天线， 通过对天线末端进行改造，设置弯折结构并进行电阻加载，再结合开槽的 方式，显著改善对跖Vivaldi天线低频辐射性能，实现对跖Vivaldi天线小 型化，解决天线阻抗带宽频率下限受限于天线口面宽度的技术问题。
[0006]为达到上述目的，解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0007]一种末端弯折的电阻加载小型化对跖Vivaldi天线，包括介质基板，金 属辐射模块，馈电结构以及加载电阻。
[0008]介质基板为电介质矩形薄板，厚度为毫米量级；
[0009]金属辐射模块由分别印制在介质基板上下两个表面的金属辐射贴片构 成，上、下表面的金属辐射贴片形状相同，并关于介质基板沿天线辐射方 向的中心轴线成中心对称；每个金属辐射贴片轮廓线中均包含两条渐变曲 线，分别为长渐变曲线和短渐变曲线。各金属辐射贴片长渐变曲线末端向 辐射方向的反方向弯折并直线延伸，延伸至短渐变曲线末端附近，各金属 辐射贴片短渐变曲线末端向辐射方向弯折并直线延伸，延伸至长渐变曲线 末端附近，在各金属辐射贴片上分别形成两条与天线辐射方向平行、宽度 相同且互不重合
的直线型金属条。上表面金属辐射贴片的长渐变曲线轮廓 线与其直线延伸段构成“7”字型结构，短渐变曲线轮廓线与其直线延伸段构 成“厂”字型结构，两种结构中的弯折及直线延伸段共同构成金属辐射贴片 的弯折末端；下表面金属辐射贴片上形成的这两种结构与上表面金属辐射 贴片一致，并上下对称。“7”字型结构的弯折及直线延伸段处于介质基板 边缘，“厂”字型结构的弯折及直线延伸段处与“7”字型结构内侧二者之间 无电连接；各金属辐射贴片在弯折末端与长渐变曲线之间开有深度和形状 不同的若干槽，各槽与弯折末端的各直线型金属条无电连接；
[0010]馈电结构为微带线
‑
平行双线结构，微带线导带为直线形，与天线辐射 方向平行，位于介质基板上表面的中心位置，导带宽度由所选定的特征阻 抗以及所采用的介质基板的板材相对介电常数和厚度计算获得；微带线接 地板位于介质基板下表面，上下两侧由渐变曲线构成，接地板宽度沿天线 辐射方向逐渐变窄，在微带线末端形成平行双线结构，分别与上、下表面 金属辐射贴片连接，完成对金属辐射模块的馈电；
[0011]加载电阻包括上表面加载电阻和下表面加载电阻。加载电阻的位置和方 式为，在各金属辐射贴片弯折末端中的各直线型金属条上开若干平行槽线， 形成不连续间断的直线型金属条，将电阻加载于各平行槽线两端，完成电 流的导通和吸收。
[0012]进一步的，各金属辐射贴片轮廓线所包含的两条渐变曲线为指数渐变或 椭圆形渐变等曲线；两条渐变曲线起始点在沿天线辐射方向上的坐标一致。
[0013]进一步的，各金属辐射贴片弯折末端中的各直线型金属条宽度与金属条 之间的间隙宽度相当，均约为天线口面宽度的四十分之一。
[0014]进一步的，“7”字型结构中直线型金属条长度和短渐变曲线末端与长渐 变曲线末端之间连线在天线辐射方向上的投影长度相当。
[0015]进一步的，“厂”字型结构中直线型金属条被所述的“7”字型结构所包围， 长度小于“7”字型结构中直线型金属条长度，并且该直线型金属条末端与所 述的“7”字型结构无电连接。
[0016]进一步的，各金属辐射贴片在弯折末端与长渐变曲线之间所开的深度不 同的若干槽的形状为三角形、矩形或椭圆形及其相应组合，各槽的深度沿 天线辐射方向呈递减，各槽线的宽度大于槽线之间的间隙宽度。
[0017]进一步的，上、下表面加载电阻的数量均不少于2个；电阻加载位置处 即各直线型金属条上所开平行槽的宽度与贴片电阻长度相当，各直线型金 属条上所开平行槽线的数量不少于1个。
[0018]进一步的，各直线型金属条上加载的电阻数量和电阻值以及所开平行槽 的位置可根据实际情况进行优化选取，并且上下表面金属辐射贴片对称位 置上的电阻值以及加载位置一致。当各直线型金属条上仅加载1个电阻时，
ꢀ“
7”字型结构中直线型金属条上加载的电阻值与空气波阻抗相当；“厂”字型 结构中直线型金属条上加载的电阻值约为空气波阻抗的2倍左右。
[0019]本专利技术的有效收益如下：
[0020]1、本专利技术通过将天线各金属辐射贴片的两条渐变曲线末端向相反方向 弯折并直线延伸，形成“7”字型和“厂”字型辐射结构，以此构建了弯折末端， 一方面可以减小原天线末端不期望的辐射，另一方面延长了天线在两条渐 变曲线上电流分布的主要路径长度，可
以改善天线的低频辐射能力。
[0021]2、本专利技术在天线各金属辐射贴片弯折末端的两条直线型金属条上进行 较大电阻的加载，吸收了“7”字型和“厂”字型辐射结构末端的部分能量，减 小反射，可有效拓展天线阻抗带宽频率下限。
[0022]3、本专利技术在天线金属辐射贴片上除“7”字型、“厂”字型结构外的部分开 有三角形、矩形、椭圆形或相应组合形状的槽，进一步改善了金属辐射贴 片上的表面电流分布，增强的了天线的低频辐射能力。
[0023]4、本专利技术所提供的天线结构形式及电阻加载主要针对天线内部结构进 行改造，结构形式简单，不需要额外增大天线尺寸，可显著实现天线小型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种末端弯折的电阻加载小型化对跖Vivaldi天线，其特征在于，包括介质基板，金属辐射模块，馈电结构以及加载电阻；所述介质基板为电介质矩形薄板，厚度为毫米量级；所述金属辐射模块由分别印制在介质基板上下两个表面的金属辐射贴片构成，上、下表面的金属辐射贴片形状相同，并关于介质基板沿天线辐射方向的中心轴线成中心对称；每个金属辐射贴片轮廓线中均包含两条渐变曲线，分别为长渐变曲线和短渐变曲线；各金属辐射贴片长渐变曲线末端向辐射方向的反方向弯折并直线延伸，延伸至短渐变曲线末端附近，各金属辐射贴片短渐变曲线末端向辐射方向弯折并直线延伸，延伸至长渐变曲线末端附近，在各金属辐射贴片上分别形成两条与天线辐射方向平行、宽度相同且互不重合的直线型金属条；上表面金属辐射贴片的长渐变曲线轮廓线与其直线延伸段构成“7”字型结构，短渐变曲线轮廓线与其直线延伸段构成“厂”字型结构，两种结构中的弯折及直线延伸段共同构成金属辐射贴片的弯折末端；下表面金属辐射贴片上形成的这两种结构与上表面金属辐射贴片一致，并上下对称；“7”字型结构的弯折及直线延伸段处于介质基板边缘，“厂”字型结构的弯折及直线延伸段处与“7”字型结构内侧二者之间无电连接；各金属辐射贴片在弯折末端与长渐变曲线之间开有深度和形状不同的若干槽，各槽与弯折末端的各直线型金属条无电连接；所述馈电结构为微带线
‑
平行双线结构，微带线导带为直线形，与天线辐射方向平行，位于介质基板上表面的中心位置，导带宽度由所选定的特征阻抗以及所采用的介质基板的板材相对介电常数和厚度计算获得；微带线接地板位于介质基板下表面，上下两侧由渐变曲线构成，接地板宽度沿天线辐射方向逐渐变窄，在微带线末端形成平行双线结构，分别与上、下表面金属辐射贴片连接，完成对金属辐射模块的馈电；所述加载电阻包括上表面加载电阻和下表面加载电阻，加载电阻的位置和方式为，在各金属辐射贴片弯折末端中的各直线型金属条上开若干平行槽线，形成不连续间断的直线型金属条，将电阻加载于各平行槽线两端，完成电流的导通和吸收。2.如权利要求1所述的一种末端弯折的电阻加载小型化对跖Vivaldi...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬文，宁辉，燕有杰，胡学溢，刘启龙，朱美琪，张凯悦，赵维，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六六零部队，
类型：发明
国别省市：