一种基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线，该天线包括金属地板，置于金属地板上方的反射金属板和半Vivaldi天线辐射单元，设置于半Vivaldi天线辐射单元上的指数函数曲线开槽，位于半Vivaldi辐射单元上方且与其相连接的平行金属顶板，以及贯穿金属地板的用于为半Vivaldi辐射单元馈电的同轴馈电探针。本发明专利技术在不改变Vivaldi天线辐射性能的情况下，降低了一半的高度，具有造价低廉、工作带宽宽、结构简单、体积小，装配方便，便于设计和调试等优点。同时由于其端射特性，天线在主波束方向上没有与天线方向性成正比的口径大小，适合于较小风阻的应用场合。适合于较小风阻的应用场合。适合于较小风阻的应用场合。

【技术实现步骤摘要】
一种基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线


[0001]本专利技术属于超宽带通信
，特别是一种基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线。

技术介绍

[0002]Vivaldi天线是一种渐变缝隙天线，最早由Gibson提出，之后在超宽带天线设计中得到广泛的应用，外形上最大的特点就是缝隙边缘按照指数函数变化。对于工作在匹配状态下的槽线，如果槽宽远小于半个工作波长，则其中的能量便会被束缚在导体板之间而不会辐射出去，Vivaldi天线是利用槽线宽度远大于半个工作波长时的辐射特性，逐渐加大槽线宽带向外辐射或者向内接收电磁波。在不同的频率上，天线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电长度是不变的，因此理论上讲，它有很宽的频带，并在这个频率范围内具有相同的波束宽度。天线的工作频带低频截止波长受到槽线最大宽度影响，同理，天线的高频端受到槽线最窄处的限制。因在工作频带范围内，该天线的输入阻抗和辐射方向图基本保持不变，因此其表现出超宽带特性。因为Vivaldi天线具备很多优点，如超宽带、平面结构、成本低、易于制造等，Vivaldi天线在很多对实际宽带有要求的场合得到了广泛的应用。但是目前Vivaldi天线为了实现上述优点，存在体积过大等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线，以解决传统的Vivaldi天线体积过大的问题，用仅有传统Vivaldi天线一半剖面高度实现更宽的工作带宽。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线，包括垂直放置在金属地板上的全金属的半Vivaldi辐射单元，地板后方有和半Vivaldi辐射单元一样高度的金属反射板以模拟实际工作环境。辐射单元上方并与辐射单元相连接的是和地板平行的金属板，值得注意的是顶端加载的金属板宽度比地板宽。在Vivaldi开端馈点上方切掉一部分形成一个指数槽线，Vivaldi边缘和指数槽线的切割线均沿着指数函数变化。
[0005]具体地：所述天线包括金属地板，置于金属地板上方的反射金属板和半Vivaldi天线辐射单元，设置于半Vivaldi天线辐射单元上的指数函数曲线开槽，位于半Vivaldi辐射单元上方且与其相连接的平行金属顶板，以及贯穿金属地板的用于为半Vivaldi辐射单元馈电的同轴馈电探针。
[0006]进一步地，所述反射金属板与金属地板垂直相连接。
[0007]进一步地，所述反射金属板与金属地板宽度相等。
[0008]进一步地，所述反射金属板与半Vivaldi天线辐射单元高度相等。
[0009]进一步地，所述半Vivaldi天线辐射单元，垂直置于金属地板上方，且其下边缘与
金属地板之间存在一定距离，该距离随指数函数渐变。
[0010]进一步地，所述指数函数曲线开槽由Vivaldi天线辐射单元开端馈点上方切掉一部分形成，该开槽边缘按指数函数渐变，以指数曲线形式由内至外展开，开槽起点位于半Vivaldi天线辐射单元左边沿，终点位于半Vivaldi天线辐射单元上边沿。
[0011]进一步地，所述平行金属顶板与金属地板平行设置。
[0012]进一步地，所述平行金属顶板的宽度大于金属地板的宽度。
[0013]进一步地，所述同轴馈电探针位于金属地板沿宽度方向的中间位置。
[0014]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0015]1)运用镜像原理，仅用传统Vivaldi天线一半的尺寸，即可实现同样的超宽带性能，使得天线尺寸显著减小，实现小型化设计。
[0016]2)使用开槽技术，在非辐射边缘切开指数函数槽线，天线的表面电流沿着所开槽线的周边流动，天线表面电流的等效路径随之延长，进而改善天线的电流分布，在不增加天线尺寸的情况下降低了天线低频的工作频点，拓展了工作带宽。
[0017]3)在增加剖面高度的情况下，利用在横向尺寸上的冗余量，在半Vivaldi辐射单元上方增加与地板平行的金属顶板，并与辐射单元相连接。顶板的加载对低频特性改善明显，尤其是将顶板宽度设置的较宽的情况下，相当于将垂直方向上的口径宽度在平面上实现。
[0018]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0019]图1是一个实施例中基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线的结构示意图。
[0020]图2是一个实施例中基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线的左视图。
[0021]图3是一个实施例中左视图尺寸标注示意图。
[0022]图4是一个实施例中俯视图尺寸标注示意图。
[0023]图5是一个实施例中本专利技术天线仿真测试图。
具体实施方式
[0024]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0025]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0026]为了减小天线剖面高度，以满足实际工程应用需求。根据Vivaldi天线工作机理和电磁镜像理论，本专利技术设计了一种半Vivaldi天线，在金属地板上，垂直放置半Vivaldi辐射单元，透过接地板在天线端部对其馈电，在不改变Vivaldi天线辐射性能的情况下，降低了一半的高度。同时由于其端射特性，天线在主波束方向上没有与天线方向性成正比的口径大小，适合于较小风阻的应用场合。
[0027]在一个实施例中，结合图1和图2，一种基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线，包括金属地板1，置于金属地板1上方的反射金属板2和半Vivaldi天线辐射单元3，设置
于半Vivaldi天线辐射单元3上的指数函数曲线开槽4，位于半Vivaldi辐射单元3上方且与其相连接的平行金属顶板5，以及贯穿金属地板1的用于为半Vivaldi辐射单元3馈电的同轴馈电探针6。
[0028]这里优选地，所述反射金属板2与金属地板1垂直相连接。
[0029]这里优选地，所述反射金属板2与金属地板1宽度相等。
[0030]这里优选地，所述反射金属板2与半Vivaldi天线辐射单元3高度相等。
[0031]这里优选地，所述半Vivaldi天线辐射单元3，垂直置于金属地板1上方，且其下边缘与金属地板1之间存在一定距离，该距离随指数函数渐变。
[0032]这里优选地，所述指数函数曲线开槽4由Vivaldi天线辐射单元3开端馈点上方切掉一部分形成如图2所示，该开槽边缘按指数函数渐变，以指数曲线形式由内至外展开，开槽起点位于半Vivaldi天线辐射单元3左边沿，终点位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线，其特征在于，该天线包括金属地板(1)，置于金属地板(1)上方的反射金属板(2)和半Vivaldi天线辐射单元(3)，设置于半Vivaldi天线辐射单元(3)上的指数函数曲线开槽(4)，位于半Vivaldi辐射单元(3)上方且与其相连接的平行金属顶板(5)，以及贯穿金属地板(1)的用于为半Vivaldi辐射单元(3)馈电的同轴馈电探针(6)。2.根据权利要求1所述的基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线，其特征在于，所述反射金属板(2)与金属地板(1)垂直相连接。3.根据权利要求2所述的基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线，其特征在于，所述反射金属板(2)与金属地板(1)宽度相等。4.根据权利要求1所述的基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线，其特征在于，所述反射金属板(2)与半Vivaldi天线辐射单元(3)高度相等。5.根据权利要求1所述的基于半vivaldi结构的超宽带低剖面端射天线，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金栋，邓栋良，陈峤羽，吴文，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：