[发明专利]小型化尺寸的高增益Vivaldi天线单元及天线阵列

说明书

本发明公开了一种小型化尺寸的高增益Vivaldi天线单元及天线阵列，Vivaldi天线单元包括上介质板和下介质板；上介质板和下介质板，上介质板与下介质板固定，上介质板部分外表面印刷指数型槽缝隙金属层，金属层侧翼有半椭圆形开槽，下介质板上印刷有与上介质板上相同的金属；两层介质板内表面印刷有带状线，带状线到微带线过渡处的传输线两边分布有圆形金属贴片每个圆形贴片的位置都有贯穿介质板的金属化过孔。本发明在相同的尺寸条件下更够获得更低的截止频率，实现了天线的小型化设计。

技术领域

本发明涉及一种超宽带天线。

背景技术

现代化雷达和通信系统对多功能设备的需求越来越迫切，小型化的超宽带天线在天线设计领域得到了越来越高的重视。Vivaldi天线是超宽带天线的一种，理论上有无限宽的带宽，而且具有良好的端射特性。但是Vivaldi天线单元尺寸要求达到低频端截止频点的半波长，而以往采用加载技术进行的小型化天线设计需要付出增益的代价，因此在实际应用中迫切的需要一种具有小型化尺寸的高增益天线单元。

文献1(P.J.Gibson,“The Vivaldi aerial,”in Proc.9th Eur.Microw.Conf.,Brighton,U.K.,pp.101–105,Jun.1979.)提出了Vivaldi天线，说明了Vivaldi天线的宽带特性，并验证了Vivaldi天线具有很好的端射辐射特性，而且从理论上解释了Vivaldi天线具有无限宽的带宽，有着极大地应用前景。

文献2(Madannezhad,A.,Ameri,H.,Sadeghi,S.,Faraji-Dana,R.Aminiaturized Vivaldi antenna with modified feeding structure for UWBapplications”.International Symposium on Antenna Technology and AppliedElectromagnetics(pp.1-3),2016.)提出通过改变馈电结构能够有效改善天线的低频段匹配特性，使天线获得小型化尺寸。

文献3(Zihao Liu,Yongzhong Zhu,Jian Zhou,“Improved design of vivaldiantenna with loading resistance for wideband applications,”IEEE AntennasWireless Propagation Letters,pp(99),286-289.)通过加载电阻的方法实现了天线的小型化设计，但是加载电阻增加了损耗，导致天线的增益比较低。

由上可知，Vivaldi天线比较容易在超宽带范围内实现良好的辐射特性，但是现有技术实现小型化Vivaldi天线具有损耗高、增益低等缺点，本发明为天线小型化设计提供了一种新思路。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种小型化尺寸的高增益Vivaldi天线单元及天线阵列，该天线为可用于超宽带频段的小型化雷达天线，能够实现在在宽频带上保持高增益；该天线阵列更好地利用天线的体积以实现覆盖空间最大化。

发明内容：一种小型化尺寸的高增益Vivaldi天线单元，该天线单元包括上层PCB介质板和下层PCB介质板，上层PCB介质板和下层PCB介质板通过工装固定，两层介质板内表面设置有带状线，在带状线到微带线过渡处的传输线两边开设有偶数对对称分布的贯穿PCB板的金属化过孔，金属化过孔内安装有圆形金属贴片，圆形金属贴片直径大于金属化过孔；上层PCB介质板的外表面印刷指数型槽缝隙金属层，金属层的指数型槽缝隙底端为谐振腔，金属层两侧翼有半椭圆形开槽，下层PCB介质板外表面印有和上层PCB介质板外表面相同的金属层。