【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线，具体涉及一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线及优化方法。
技术介绍
1、高功率微波技术朝着高效率、高峰值功率、固态化、小体积和宽频带覆盖等方向不断发展。传统依靠增加单天线口径和提高发射功率的方式已不能满足系统高峰值发射功率的需求，特别是对于固态电磁脉冲源而言。
2、功率合成通过合成多路相对微弱的信号来实现高功率辐射，自由空间功率合成是功率合成的一种方式，其优点是对单路固态源和辐射天线的功率容量要求不高，系统的合成效率几乎和器件个数无关，适合多器件的大功率输出。
3、早期由于受到天线功率容量，微波源输出脉宽、同步精度的限制，使得瞬态电磁脉冲难以实现高效率空间合成，而且系统体积大，难以集成。近年来，高功率瞬态脉冲源技术，光电同步技术，时域天线理论和瞬态电磁脉冲传输理论不断发展和完善，瞬态电磁脉冲的高效率合成已具备可行性。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、针对固态微波源产生的瞬态电磁脉冲高效率发射和合成问题，提出了一种对踵vivaldi阵列天线，以提高多路瞬态电磁脉冲在自由空间的合成效率。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线，其特征在于，包括m×n个对踵vivaldi天线单元，m×n个天线单元沿x方向的组阵间距为dx，沿y方向的组阵间距为dy，优化阵列天线的m、n、dx、dy取值使阵列口径近方形，多路辐射脉冲的波程差
5、本专利技术进一步的技术方案：所述对踵vivaldi天线单元包括上金属片、介质基板、下金属片和馈电连接器；所述上金属片和所述下金属片分别蚀刻于所述介质基板的上表面和下表面，馈电连接器
6、本专利技术进一步的技术方案：所述上金属片和所述下金属片的内边缘和外边缘形状由指数曲线方程y＝c1eax+c2确定，其中，(x1,y1)、(x2,y2)为指数曲线的起始点和终止点，a为指数曲线的张开率，包括外指数曲线张开率aout和内指数曲线张开率ain；馈电巴伦的上边缘为四分之一椭圆线，椭圆线的半长轴长度为d，半短轴长度为f。
7、本专利技术进一步的技术方案：优化外指数曲线张开率aout和内指数曲线张开率ain，d，f和槽线宽度t1的取值，使天线具有最优的电压转换系数。
8、本专利技术进一步的技术方案：所述馈电连接器为sma接头。
9、本专利技术进一步的技术方案：所述介质基板采用低介电常数板材，对于高峰值电场的传输和辐射损耗小。
10、一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线的优化方法，其特征在于，包括：
11、优化阵列天线的m、n、dx、dy取值使阵列口径近方形，多路辐射脉冲的波程差小，在远区辐射场的合成峰值电场高；
12、优化外指数曲线张开率aout和内指数曲线张开率ain，d，f和槽线宽度t1的取值，使天线具有最优的电压转换系数。
13、本专利技术的有益效果在于：
14、本专利技术提供的一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线，有益效果包括：
15、根据公式脉冲波前沿越陡峭，高频含量越丰富，对踵vivaldi阵列单元具有宽带特性，有利于辐射快前沿瞬态电磁脉冲，同时，在优化的参数取值下，天线的电压转换效率进一步提高；天线采用低介电常数的介质基板，对瞬态电磁脉冲的传输和辐射损耗小，进而提高了合成效率；相比于直线、矩形或三角形等布阵方式，近方形的阵列口径下，在辐射远区，各天线单元由波程差引起的相位差更小，合成电场更大，合成效率更高。
16、随着脉冲前沿和脉冲半峰值宽度缩短，在同等体积下可增加布阵单元密度，进一步提高合成阵列的辐射场峰值和紧凑度，有利于瞬态电磁脉冲发射系统集成。
17、天线的两个金属片位于介质基板两侧，功率容量是空气击穿场强的10倍以上，该天线的耐功率特性好，能够承受更高峰值功率的馈入脉冲。
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1.一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线，其特征在于，包括m×n个对踵Vivaldi天线单元，m×n个天线单元沿x方向的组阵间距为dx，沿y方向的组阵间距为dy，优化阵列天线的m、n、dx、dy取值使阵列口径近方形，多路辐射脉冲的波程差小，在远区辐射场的合成峰值电场高。
2.根据权利要求1所述的一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线，其特征在于，所述对踵Vivaldi天线单元包括上金属片、介质基板、下金属片和馈电连接器；所述上金属片和所述下金属片分别蚀刻于所述介质基板的上表面和下表面，馈电连接器。
3.根据权利要求2所述的一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线，其特征在于，所述上金属片和所述下金属片的内边缘和外边缘形状由指数曲线方程y＝c1eAx+c2确定，其中，(x1,y1)、(x2,y2)为指数曲线的起始点和终止点，A为指数曲线的张开率，包括外指数曲线张开率Aout和内指数曲线张开率Ain；馈电巴伦的上边缘为四分之一椭圆线，椭圆线的半长轴长度为D，半短轴长度为F。
4.根据权利要求3所述的一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线，其
5.根据权利要求2所述的一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线，其特征在于，所述馈电连接器为SMA接头。
6.根据权利要求1所述的一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线，其特征在于，所述介质基板采用低介电常数板材，对于高峰值电场的传输和辐射损耗小。
7.一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线的优化方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线，其特征在于，包括m×n个对踵vivaldi天线单元，m×n个天线单元沿x方向的组阵间距为dx，沿y方向的组阵间距为dy，优化阵列天线的m、n、dx、dy取值使阵列口径近方形，多路辐射脉冲的波程差小，在远区辐射场的合成峰值电场高。
2.根据权利要求1所述的一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线，其特征在于，所述对踵vivaldi天线单元包括上金属片、介质基板、下金属片和馈电连接器；所述上金属片和所述下金属片分别蚀刻于所述介质基板的上表面和下表面，馈电连接器。
3.根据权利要求2所述的一种高合成效率的瞬态电磁脉冲发射阵列天线，其特征在于，所述上金属片和所述下金属片的内边缘和外边缘形状由指数曲线方程y＝c1eax+c2确定，其中，(x1,y1)、(x2,y2)为指数曲...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛永艳，冯玉文，马世川，郗旺，蒋丹，王亚杰，谢军，荆晓鹏，赵程光，解江远，田川，金兆鑫，张帆，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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