【技术实现步骤摘要】
本申请涉及微波测量，具体涉及一种基于vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头。
技术介绍
1、在微波测量、无线通信、雷达系统等领域中，探头的设计对于实现高性能的信号检测和测量具有重要意义。传统的探头设计通常采用扫描测试方法，这种方法需要将探头移动到不同的位置以获取完整的场景信息，但其存在着测试效率低、耗时长的问题。为了克服传统扫描测试方法的局限性，提出了阵列天线的概念。
2、阵列天线是一种通过多个天线单元组成的天线系统，可以实现对电磁信号的多方向接收和辐射，从而大大提高了信号检测和测量的效率。现有技术中，常用微带贴片天线、振子天线等作为阵单元，但这些天线构成的阵单元在特定频率范围内性能较好，而在其它频率范围内的性能表现较差，无法满足超宽带应用的需求。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种基于vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，包括：
2、天线阵列基板；
3、天线阵列，所述天线阵列由多个阵单元以特定的排列方式组成，所述天线阵列设于所述天线阵列基板上，所述天线阵列基板相背于所述天线阵列的一面具有多组幅相调控组件，各组所述幅相调控组件通过射频电缆与各所述阵单元连接；
4、所述阵单元由两片垂直交叉的vivaldi天线组合而成，每片vivaldi天线至少包括金属辐射层，所述金属辐射层分布有若干个圆形孔隙，所述圆形孔隙用于优化所述阵单元的所述金属辐射层表面的感应电流分布。
5、根据本申请提
6、根据本申请提供的技术方案，两片垂直交叉的vivaldi天线通过在中轴线开槽对插的方式组成所述阵单元；每片vivaldi天线的中轴线两侧，每侧的所述圆形孔隙的总数量大于或等于3，同侧的每两个相邻的所述圆形孔隙的间隙大于或等于0.025λc，其中λc表示所述阵单元的截止波长。
7、根据本申请提供的技术方案，所述阵单元的沿矩形的宽度方向，口径长度小于或等于0.1λc，所述阵单元的沿矩形的长度方向，纵向长度小于或等于0.3λc，其中λc表示所述阵单元的截止波长。
8、根据本申请提供的技术方案，每片vivaldi天线的所述金属辐射层沿矩形的长度方向，由一个圆线结构、一组矩形槽线结构、以及一对两条沿vivaldi天线中轴线对称的v字指数脊曲线结构组成。
9、根据本申请提供的技术方案，所述圆线结构、所述矩形槽线结构、所述v字指数脊曲线结构的尺寸比例为1：1：120。
10、根据本申请提供的技术方案，所述v字指数脊曲线结构遵循脊曲线方程，所述脊曲线方程为：
11、
12、其中，(rx1，ry1),(rx2，ry2)分别表示v字指数脊曲线结构的起点和终点，rx表示指数曲率调节因子，v字指数脊曲线结构两侧的末端位置距离范围为0.082λc-0.1λc之间，v字指数脊曲线结构的起始位置距离范围为0.003λc-0.0045λc，λc表示所述阵单元1的截止波长。
13、根据本申请提供的技术方案，所述天线阵列基板形状为矩形，其厚度范围为3至5毫米，其长度和宽度均为所述阵单元的口径长度的1.1至1.25倍。
14、根据本申请提供的技术方案，所述阵单元的数量为25个，以五行五列矩阵排列方式组成所述天线阵列；沿所述天线阵列基板的长度方向和宽度方向，每两个相邻的所述阵单元均采用等间距排列方式，其间距为所述阵单元的口径长度的0倍至2倍。
15、根据本申请提供的技术方案，所述幅相调控组件由多路数字衰减器与数字移相器构成，每个所述阵单元配置一组所述幅相调控组件，用于调节所述阵单元激励，实现所述天线阵列的波束扫描功能。
16、本申请与现有技术相比，有益效果在于：本申请通过两片vivaldi天线垂直交叉作为阵单元，其结构特殊，具有优良的宽带性能和频率响应特性，可以实现高性能的信号接收和辐射；同时也实现了阵单元的双极化设计，可以同时接收或辐射不同极化方向的信号；另外在阵单元的金属辐射层分布圆形孔隙，通过扰动阵单元的金属辐射层表面感应电流分布，突破常规宽带限制，达到十倍频，最终实现阵列天线在超宽带范围(0.4ghz-4ghz)内的高性能信号接收和辐射。
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1.一种基于Vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于Vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，每片Vivaldi天线包括矩形的介质板(4)，所述金属辐射层(5)印制在所述介质板(4)沿其厚度方向的一侧，所述圆形孔隙(6)贯穿所述阵单元(1)的所述金属辐射层(5)和所述介质板(4)。
3.根据权利要求1所述的基于Vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，两片垂直交叉的Vivaldi天线通过在中轴线开槽对插的方式组成所述阵单元(1)；每片Vivaldi天线的中轴线两侧，每侧的所述圆形孔隙(6)的总数量大于或等于3，同侧的每两个相邻的所述圆形孔隙(6)的间隙大于或等于0.025λc，其中λc表示所述阵单元(1)的截止波长。
4.根据权利要求2所述的基于Vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，所述阵单元(1)的沿矩形的宽度方向，口径长度小于或等于0.1λc，所述阵单元(1)的沿矩形的长度方向，纵向长度小于或等于0.3λc，其中λc表示所述阵单元(1)
5.根据权利要求2所述的基于Vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，每片Vivaldi天线的所述金属辐射层(5)沿矩形的长度方向，由一个圆线结构(51)、一组矩形槽线结构(52)、以及一对两条沿Vivaldi天线中轴线对称的V字指数脊曲线结构(53)组成。
6.根据权利要求5所述的基于Vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，所述圆线结构(51)、所述矩形槽线结构(52)、所述V字指数脊曲线结构(53)的尺寸比例为1：1：120。
7.根据权利要求6所述的基于Vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，所述V字指数脊曲线结构53遵循脊曲线方程，所述脊曲线方程为：
8.根据权利要求1所述的基于Vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，所述天线阵列基板(2)形状为矩形，其厚度范围为3至5毫米，其长度和宽度均为所述阵单元的口径长度的1.1至1.25倍。
9.根据权利要求8所述的基于Vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，所述阵单元(1)的数量为25个，以五行五列矩阵排列方式组成所述天线阵列；沿所述天线阵列基板(2)的长度方向和宽度方向，每两个相邻的所述阵单元(1)均采用等间距排列方式，其间距为所述阵单元(1)的口径长度的0倍至2倍。
10.根据权利要求1所述的基于Vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，所述幅相调控组件由多路数字衰减器(7)与数字移相器(8)构成，每个所述阵单元(1)配置一组所述幅相调控组件，用于调节所述阵单元(1)激励，实现所述天线阵列的波束扫描功能。
...【技术特征摘要】
1.一种基于vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，每片vivaldi天线包括矩形的介质板(4)，所述金属辐射层(5)印制在所述介质板(4)沿其厚度方向的一侧，所述圆形孔隙(6)贯穿所述阵单元(1)的所述金属辐射层(5)和所述介质板(4)。
3.根据权利要求1所述的基于vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，两片垂直交叉的vivaldi天线通过在中轴线开槽对插的方式组成所述阵单元(1)；每片vivaldi天线的中轴线两侧，每侧的所述圆形孔隙(6)的总数量大于或等于3，同侧的每两个相邻的所述圆形孔隙(6)的间隙大于或等于0.025λc，其中λc表示所述阵单元(1)的截止波长。
4.根据权利要求2所述的基于vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，所述阵单元(1)的沿矩形的宽度方向，口径长度小于或等于0.1λc，所述阵单元(1)的沿矩形的长度方向，纵向长度小于或等于0.3λc，其中λc表示所述阵单元(1)的截止波长。
5.根据权利要求2所述的基于vivaldi阵列天线的双极化轻质超宽带探头，其特征在于，每片vivaldi天线的所述金属辐射层(5)沿矩形的长度方向，由一个圆线结构(51)、一组矩形槽线结构(52)、以及一对两条沿...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜国凯，董长青，秦孔建，冯家煦，吴飞燕，田晓笛，和福建，温泉，李秀成，唐莎莎，杨志强，邵学彬，肖广宇，鞠伟男，宋世平，季国田，
申请(专利权)人：中国汽车技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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