[发明专利]一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线

说明书

技术领域

本发明涉及射频天线的技术领域，特别是一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线。

背景技术

超宽带天线是一种在无线通信中被大量使用的无源器件，其指标好坏直接影响了整个系统的性能。近年来，由于通信系统对带宽，抗干扰能力，数据传输率需求越发强烈，作为系统内的关键无源器件之一，对超宽带天线的高增益需求也越来越高。常见的超宽带天线有Vivaldi天线，对数周期天线等。采用平面印制电路板工艺的对踵Vivaldi天线相对与其他立体结构的超宽带天线而言，具有高定向性、低剖面、高增益、易于与其它有源/无源电路集成的优势,受到极大的关注。这些特点使对踵Vivaldi天线被应用到卫星遥感通信，阵列天线，对地探测中。

其中，如何提高对踵Vivaldi天线的增益更是研究的重点对象。对踵Vivaldi天线的核心是一对印制在介质基板两侧，沿介质基板窄边中心轴线对称分布，边缘成光滑指数型渐变的金属导体，馈电采用微带——平行双线馈电结构。由于这种馈电方式经过渐变形式的巴伦把微带线过渡到平行双线，可以实现天线的阻抗宽带匹配。与传统Vivaldi天线相比，对踵Vivaldi天线具有更低的输入阻抗，很容易匹配到特征阻抗为50欧姆的同轴线，天线的电压驻波比更低。虽然指数型渐变曲线有利于低频阻抗匹配，但是同时也减少了高频有效辐射电长度，使高频电流不能完全辐射。这样会引起天线高频端方向图分裂、增益降低，影响了天线的工作带宽。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线，本发明在保持了原有对踵Vivaldi天线超宽带优点的前提下，增加了天线的增益。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线，包括介质基板、顶层辐射单元、底层辐射单元和馈电部分,其中，顶层辐射单元设置于介质基板的上表面，底层辐射单元设置于介质基板的下表面, 馈电部分由印制在介质基板两侧的宽带馈电巴伦和与其连接的馈电端口组成，顶层辐射单元和底层辐射单元分别与宽带馈电巴伦相连，所述顶层辐射单元和底层辐射单元的尺寸和结构均相同，在介质基板的上表面印制三个寄生贴片，位于中间的寄生贴片为主寄生贴片，两侧的寄生贴片为副寄生贴片，两个副寄生贴片相对于中间的主寄生贴片呈对称分布，主寄生贴片的长度比副寄生贴片长，两个副寄生贴片的长度相等。

作为本发明所述的一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线进一步优化方案，所述顶层辐射单元和底层辐射单元均采用渐变槽线结构。

作为本发明所述的一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线进一步优化方案，寄生贴片为金属。

作为本发明所述的一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线进一步优化方案，所述介质基板为长方体，介质基板的上表面和下表面为长方形，顶层辐射单元垂直投影到介质基板下表面的形状与底层辐射单元的形状关于介质基板下表面的最长中轴线相对称。

作为本发明所述的一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线进一步优化方案，所述顶层辐射单元和底层辐射单元都采用指数型渐变槽线设计。

作为本发明所述的一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线进一步优化方案，所述介质基板的厚度为1.5mm、长度为237mm、宽度为144mm，所述宽带馈电巴伦的宽度为60mm。

作为本发明所述的一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线进一步优化方案，所述馈电端口为矩形。

作为本发明所述的一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线进一步优化方案，所述宽带馈电巴伦为微带线平行双线巴伦。

作为本发明所述的一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线进一步优化方案，所述顶层辐射单元、底层辐射单元以及宽带馈电巴伦的材料为铜。

作为本发明所述的一种基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线进一步优化方案，主寄生贴片和副寄生贴片的形状为两头削尖的矩形。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明所提供的基于寄生贴片加载技术的对踵Vivaldi天线，结构简单、便于加工制作，成本低廉，该天线将对踵Vivaldi天线以及作为引向器的寄生贴片与天线本身集成于同一介质基板上，设计较为简单；

（2）本发明的天线能够改善对踵Vivaldi天线口径面的相位分布，提升天线的增益，扩展其应用范围。

附图说明