[发明专利]一种高增益反足Vivaldi天线

说明书

本发明公开了一种高增益反足Vivaldi天线，涉及微波天线设计领域，针对现有技术中天线增益不够的问题提出本方案。包括设置在介质基板两侧的底层天线板和顶层天线板；底层天线板和顶层天线板的馈电部分重叠并加载对应馈电结构；底层天线板设有底层反足，顶层天线板设有顶层反足；底层反足靠近顶层反足的底层辐射边为线性边缘，顶层反足靠近底层反足的顶层辐射边为线性边缘，顶层辐射边和底层辐射边为对称结构。优点在于，能在不改变原始指数型反足Vivaldi天线尺寸下提高增益。这款改进型的高增益超宽带Vivaldi天线有着结构简单，易于加工，成本低等优势，并为增强Vivaldi天线等端射天线的增益提供了新思路。底层金属过孔和顶层金属过孔的设置能进一步提高增益效果。

技术领域

本发明涉及微波天线设计领域，具体涉及一种高增益反足Vivaldi天线。

背景技术

毫米波天线是5G通信射频芯片中的重要模块，广泛应用于汽车雷达、精确制导和卫星通信等等，在未来还将进入民用通信领域。近年来，我国投入巨资开展射电天文学的科学前沿研究和大型射电天文望远镜的研制。由于射电望远镜的巡天速度与相控阵馈源的超宽带天线的带宽成正比。Vivaldi天线作为一种超宽带天线，具有小型化，高增益，易于加工等优势，被广泛的当作超宽天线阵元来设计超宽带相控阵天线。例如荷兰的韦斯特伯格综合孔径望远镜采用了Vivaldi天线作为相控阵天线阵元。

随着综合国力的不断增强和科技水平的快速提升，采用超宽带Vivaldi天线作为天线阵元的技术方案，面向我国射电天文望远镜发展需求和工程应用，围绕射电天文用超导接收机的关键技术指标，从探索解决我国重大科学仪器射电望远镜相位阵馈源技术理论研究和关键技术出发，对于研究高增益小型化的Vivaldi天线是很有必要的。由于Vivaldi天线可以很容易的印制在PCB板材上并且结构简单，除了可以应用于射电天文望远镜，它也被大量设计使用于超宽带系统和5G基站天线等相关研究领域。

其结构一般如图1所示，底层天线板10和顶层天线板20分设在介质基板两侧面，底层天线板10和顶层天线板20的馈电部分重叠并且互相加载对应的馈电结构。其中介质基板作为公知设计，没有在图中表达。底层天线板10上端向上延伸并转向一侧，形成底层反足11。顶层天线板20上端向上延伸并转向另一侧，形成与底层反足11相对的顶层反足21。两反足相对应的边缘为辐射边，两辐射边均满足指数变化曲线。两天线板远离辐射边的对应边缘为弧形，并平滑过渡到馈电部。常用的天线尺寸外形为M×N，其中M＝14mm，N＝29mm。天线的外形尺寸直接影响被应用的设备电路设计，如何在不改变原始指数型反拓Vivaldi天线尺寸下提高增益是业内的技术难点。

发明内容

本发明目的在于提供一种高增益反足Vivaldi天线，以解决上述现有技术存在的问题。

本发明所述高增益反足Vivaldi天线，包括：设置在介质基板下侧面的底层天线板以及设置在介质基板上侧面的顶层天线板；底层天线板和顶层天线板的馈电部分重叠并加载对应馈电结构；底层天线板上端向上延伸并偏向一侧形成底层反足，顶层天线板上端向上延伸并偏向另一侧形成顶层反足；底层反足靠近顶层反足的底层辐射边为线性边缘，顶层反足靠近底层反足的顶层辐射边为线性边缘，顶层辐射边和底层辐射边为对称结构。

底层反足远离底层辐射边的弧形边缘设有若干底层金属过孔，顶层辐射边远离顶层辐射边的弧形边缘设有若干顶层金属过孔。

所述若干底层金属过孔的间距为距离D，所述若干顶层金属过孔的间距也为距离D。

所述若干底层金属过孔和若干顶层金属过孔的直径取值范围为[0.2mm,0.4mm]，优选为0.3mm。

所述距离D的取值范围为[0.34mm,0.55mm]，优选为0.45mm。