一种超宽带圆极化Vivaldi天线制造技术

本发明专利技术涉及一种超宽带圆极化Vivaldi天线，包括：旋转对称天线和馈电网络；旋转对称天线设置于馈电网络上；旋转对称天线包括：四个Vivaldi天线单元，四个Vivaldi天线单元依次两两正交，均与馈电网络固定连接，包括：辐射臂、第一地平面和衬底；辐射臂和第一地平面设置于衬底的第一面上，辐射臂的第一侧连接第一地平面；后一个Vivaldi天线单元的第一地平面连接前一个Vivaldi天线单元的辐射臂的第二侧，作为前一个Vivaldi天线单元的第二地平面。本发明专利技术采用半模形式的Vivaldi天线，通过天线单元地平面的结构复用，使天线具有对称且稳定的辐射方向图和紧凑的口径尺寸；结合具有良好幅度和相位响应的馈电网络，天线具有良好的圆极化性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带圆极化Vivaldi天线


[0001]本专利技术属于天线
，具体涉及一种超宽带圆极化Vivaldi天线。

技术介绍

[0002]圆极化天线由于具有抗多径效应和对天线极化方向不敏感等优点，在卫星通信、雷达探测和无线通信系统中得到了广泛的应用。圆极化Vivaldi天线尤其具备超宽带、低成本、单向辐射和易于制造等优势，但Vivaldi天线囿于其辐射原理，口径尺寸较大，在天线的具体应用上造成了许多困难。
[0003]圆极化Vivaldi天线的实现形式，总体来讲可以分为两类：第一类包括：两个正交放置的线极化Vivaldi天线单元、一分二功分和移相器；第二类包括：四个对中旋转放置的Vivaldi天线或类Vivaldi天线结构以及与天线相连的一分四90
°
顺序相位馈电网络。第一类的实现原理较为简单，且由于电性能和Vivaldi天线的电性能相关，具有超宽带阻抗匹配和单向端射特性；(一般认为天线的倍频带宽大于2时即可视为超宽带，或使用相对带宽表征，当相对带宽大于25％或相对带宽大于20％且绝对带宽待遇500MHz时，也可视为超宽带)但是基于这种实现形式的天线口径较大，天线口径的小型化完全依赖于天线单元的尺寸，小型化发展受技术局限影响严重。相较于第一类、第二类的设计自由度提升明显，可以针对拓展带宽和小型化口径进行优化设计，但现有的此类小型化技术，往往建立在牺牲天线的带宽或方向图稳定性的基础上，存在技术缺陷。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种超宽带圆极化Vivaldi天线。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]本专利技术提供了一种，超宽带圆极化Vivaldi天线，包括：旋转对称天线和馈电网络；
[0006]所述旋转对称天线设置于所述馈电网络上；
[0007]所述旋转对称天线包括：四个Vivaldi天线单元，所述四个Vivaldi天线单元依次两两正交连接；所述四个Vivaldi天线单元均与所述馈电网络固定连接；
[0008]其中，所述Vivaldi天线单元包括：辐射臂、第一地平面和衬底；
[0009]所述辐射臂和所述第一地平面均设置于所述衬底的第一面上，所述辐射臂的第一侧连接所述第一地平面；
[0010]后一个所述Vivaldi天线单元的第一地平面连接前一个所述Vivaldi天线单元的辐射臂的第二侧，并作为前一个所述Vivaldi天线单元的第二地平面；前一个所述Vivaldi天线单元的第二地平面与前一个所述Vivaldi天线单元的衬底相交，且前一个所述Vivaldi天线单元的第二地平面关于相交线对称设置。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述Vivaldi天线单元还包括：馈电导带；
[0012]所述馈电导带设置于所述衬底的第一面上，位于所述辐射臂的第一侧的同侧；所述馈电导带的第一端连接所述辐射臂，所述馈电导带的第二端连接所述馈电网络。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述第一地平面的长度L为：
[0014]L＝l
×
R+l2；
[0015]其中，l为辐射臂的长度；R为第一系数；l2为馈电导带的长度。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，前一个所述Vivaldi天线单元的辐射臂由外锥削曲线、内锥削曲线、馈电导带和第一地平面围合，所述外锥削曲线远离所述馈电网络设置，所述内锥削曲线靠近所述馈电网络设置；
[0017]其中，前一个所述Vivaldi天线单元的外锥削曲线和第一地平面以及后一个所述Vivaldi天线单元的第一地平面之间形成辐射缝隙。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述外锥削曲线y
outerdege
为：
[0019]y
outerdege
＝w
·
(exp(k1·
x1)
‑
1)/(exp(k1·
l)
‑
1)+w
g
；
[0020]其中，w为辐射臂的宽度；k1为外锥削曲线的弯曲指数；x1为外锥削曲线在x轴上的坐标值；w
g
为外锥削曲线的起点与后一个Vivaldi天线单元的第一地平面之间的距离。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述内锥削曲线y
innerdege
为：
[0022]y
innerdege
＝w1·
(exp(k2·
x2)
‑
1)/(exp(k2·
l1)
‑
1)+w2+w
g
；
[0023]其中，w1为内锥削曲线的宽度；l1为内锥削曲线的长度；k2为内锥削曲线的弯曲指数；x2为外锥削曲线在x轴上的坐标值；w2为馈电导带的宽度。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述馈电网络包括：超宽带功分、两个威尔金森功分器和两个移相器；
[0025]所述超宽带功分包括一个输入端口和两个输出端口，所述输入端口连接外部设备，所述两个输出端口分别输出差分输出信号，每个所述输出端口依次连接一个所述威尔金森功分器和一个所述移相器；
[0026]其中，所述威尔金森功分器为一分二功分器，且分路之间互相隔离；所述移相器的输出信号相位相差90
°
。
[0027]在本专利技术的一个实施例中，所述超宽带功分包括：微带结构、介质基片和地板；
[0028]所述微带结构、所述介质基片和所述地板从上至下依次设置；
[0029]其中，所述微带结构包括：第一微带线、第二微带线和第三微带线；
[0030]所述第二微带线作为输入微带线，设置于所述第一微带线、所述第三微带线之间；所述第一微带线和所述第三微带线分别作为输出微带线。
[0031]在本专利技术的一个实施例中，所述第一微带线、所述第二微带线和所述第三微带线均包括：第一枝节和微带线；
[0032]其中，所述第一枝节为扇形枝节，所述微带线的终端连接所述第一枝节的中心，所述扇形枝节凸向微带线的终端的方向；
[0033]所述第一微带线、所述第二微带线和所述第三微带线中的微带线互相平行。
[0034]在本专利技术的一个实施例中，所述地板上开设有矩形槽线和两个扇形槽线枝节；
[0035]所述矩形槽线垂直于所述微带线，所述矩形槽线的两端分别连接所述两个扇形槽线枝节的中心；所述两个扇形槽线枝节分别凸向所述矩形槽线的两端；
[0036]所述两个扇形槽线枝节分别与所述第一微带线和所述第三微带线的第一枝节部分重合，且所述扇形槽线枝节与所述第一枝节的大小相等。
[0037]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0038]1.本专利技术的超宽带圆极化Vivaldi天线，采用半模形式的Vivaldi天线，四个Vivaldi天线单元依次两两正交连接形成旋转对称结构，在辐射臂一侧共面设置了第一地平面，该第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带圆极化Vivaldi天线，其特征在于，包括：旋转对称天线(1)和馈电网络(2)；所述旋转对称天线(1)设置于所述馈电网络(2)上；所述旋转对称天线(1)包括：四个Vivaldi天线单元(10)，所述四个Vivaldi天线单元(10)依次两两正交连接；所述四个Vivaldi天线单元(10)均与所述馈电网络(2)固定连接；其中，所述Vivaldi天线单元(10)包括：辐射臂(101)、第一地平面(102)和衬底(106)；所述辐射臂(101)和所述第一地平面(102)均设置于所述衬底(106)的第一面上，所述辐射臂(101)的第一侧连接所述第一地平面(102)；后一个所述Vivaldi天线单元(10)的第一地平面(102)连接前一个所述Vivaldi天线单元(10)的辐射臂(101)的第二侧，并作为前一个所述Vivaldi天线单元(10)的第二地平面(103)；前一个所述Vivaldi天线单元(10)的第二地平面(103)与前一个所述Vivaldi天线单元(10)的衬底(106)相交，且前一个所述Vivaldi天线单元(10)的第二地平面(103)关于相交线对称设置。2.根据权利要求1所述的超宽带圆极化Vivaldi天线，其特征在于，所述Vivaldi天线单元(10)还包括：馈电导带(104)；所述馈电导带(104)设置于所述衬底(106)的第一面上，位于所述辐射臂(101)的第一侧的同侧；所述馈电导带(104)的第一端连接所述辐射臂(101)，所述馈电导带(104)的第二端连接所述馈电网络(2)。3.根据权利要求1所述的超宽带圆极化Vivaldi天线，其特征在于，所述第一地平面(102)的长度L为：L＝l
×
R+l2；其中，l为辐射臂的长度；R为第一系数；l2为馈电导带的长度。4.根据权利要求1所述的超宽带圆极化Vivaldi天线，其特征在于，前一个所述Vivaldi天线单元(10)的辐射臂(101)由外锥削曲线、内锥削曲线、馈电导带(104)和第一地平面(102)围合，所述外锥削曲线远离所述馈电网络(2)设置，所述内锥削曲线靠近所述馈电网络(2)设置；其中，前一个所述Vivaldi天线单元(10)的外锥削曲线和第一地平面(102)以及后一个所述Vivaldi天线单元(10)的第一地平面(102)之间形成辐射缝隙。5.根据权利要求4所述的超宽带圆极化Vivaldi天线，其特征在于，所述外锥削曲线y
outerdege
为：y
outerdege
＝w
·
(exp(k1·
x1)
‑
1)/(exp(k1·
l)
‑
1)+w
g
；其中，w为辐射臂的宽度；k1为外锥削曲线的弯曲指数；x1为外锥削曲线在x轴上的坐标值；w
g
为外锥削曲线的起点与后一个Vivaldi天线单元的第一地...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴边，孙小渊，郭可心，宋祥壮，谢晗宇，范逸风，
申请(专利权)人：中国航天科工集团八五一一研究所，
类型：发明
国别省市：