Vivaldi天線以及天線裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，具體涉及一種寬頻帶小型化高增益的Vivaldi天線以及Vivaldi天線裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]步入21世紀(jì)以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活日益現(xiàn)代化和社會(huì)化，對(duì)電子技術(shù)的應(yīng)用提出了更高的要求，無(wú)論是軍事通信還是民用通信系統(tǒng)，不僅要求高質(zhì)量地傳輸語(yǔ)言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等信息，而且要求設(shè)備寬帶化、小型化、高增益。
[0003]天線作為輻射和接收電磁波的裝置，是無(wú)線電通信系統(tǒng)中的重要組成部分之一。在民用通信系統(tǒng)中，特別是軌道交通的自由無(wú)線通信系統(tǒng)，其信道容量不斷擴(kuò)充，傳輸距離不斷延長(zhǎng)，為了滿足通信質(zhì)量，往往采用大功率的發(fā)射機(jī)或是將信號(hào)放大后輸入給天線，那么這樣就大大增加了成本。
[0004]Vivaldi天線是一種寬頻帶天線，可以滿足通信系統(tǒng)寬帶化的要求。但是采用Vivaldi天線形式，如果要獲得較高的增益，就必須增大輻射口徑，這勢(shì)必增大天線的體積。而車廂空間是有限的，需要天線的體積越來(lái)越小，以便于安裝。
[0005]在電磁波輻射方向添加高介電常數(shù)的介質(zhì)作為引向器，是提高Vivaldi天線增益的有效手段，但是高介電常數(shù)的引向器介質(zhì)損耗大，會(huì)引起電磁波不必要的損耗，并且這樣的天線需要采用兩種不同介電常數(shù)的材料來(lái)制造，加工復(fù)雜，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行的，目的在于提供一種高增益、小型化的寬頻帶Vivaldi天線以及天線裝置。
[0007]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下的技術(shù)方案:
[0008]〈結(jié)構(gòu)一〉
[0009]本發(fā)明提供一種Vivaldi天線，其特征在于，包括:介質(zhì)板，一面具有金屬層作為上表面；漸變槽線，設(shè)置在介質(zhì)板的上表面上，呈喇叭形開口 ；饋電單元，設(shè)置在介質(zhì)板上，對(duì)漸變槽線進(jìn)行饋電；至少兩個(gè)柵欄，設(shè)置在漸變槽線兩側(cè)，用于讓電流向槽線集中；以及至少一個(gè)引向振子，固定在漸變槽線的開口側(cè)，引導(dǎo)電磁波向著指定福射方向進(jìn)行傳輸，其中，引向振子的長(zhǎng)度不大于漸變槽線的開口寬度的三分之一。
[0010]進(jìn)一步，本發(fā)明所涉及的Vivaldi天線，還可以具有這樣的特征:其中，柵欄為偶數(shù)個(gè)，按照特定間隔對(duì)向設(shè)置在漸變槽線兩側(cè)，位于同一側(cè)的柵欄按照一定間距排列。
[0011]另外，本發(fā)明所涉及的Vivaldi天線，還可以具有這樣的特征:其中，引向振子為至少兩個(gè)，且沿著指定輻射方向按照預(yù)定間隔排列。
[0012]另外，本發(fā)明所涉及的Vivaldi天線，還可以具有這樣的特征:其中，介質(zhì)板的介電常數(shù)為4.4。
[0013]另外，本發(fā)明所涉及的Vivaldi天線，還可以具有這樣的特征:引向振子的長(zhǎng)度不大于漸變槽線的開口寬度的五分之一。
[0014]另外，本發(fā)明所涉及的Vivaldi天線，還可以具有這樣的特征:其中，饋電單元包括:微帶傳輸線，設(shè)置在介質(zhì)板的下表面上，用于傳輸電流；金屬化孔，貫穿介質(zhì)板，將微帶傳輸線與上表面相連；Y形槽線，位于介質(zhì)板的上表面的一端中部；圓形槽線，與Υ形槽線相連。
[0015]〈結(jié)構(gòu)二〉
[0016]本發(fā)明還提供一種Vivaldi天線裝置，其特征在于，包括:上述任一項(xiàng)所述的Vivaldi天線；和用于防護(hù)該Vivaldi天線的天線罩。
[0017]發(fā)明的作用與效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明所涉及的Vivaldi天線，因?yàn)樵跐u變槽線的兩側(cè)設(shè)置柵欄，改變了金屬層上的電流分布，使電流集中于漸變槽線，電磁波的輻射強(qiáng)度增大，從而使天線的增益提高；同時(shí)，在漸變槽線的開口側(cè)設(shè)置引向振子，引導(dǎo)電磁波的輻射，使天線的增益進(jìn)一步提高，因此該Vivaldi天線可以在保證寬頻帶并且保持天線小型化的同時(shí)有效提高天線的增.、'.Mo
[0019]另外，在柵欄和引向振子的邊緣會(huì)在縫隙輻射的作用下產(chǎn)生寄生電流，所有寄生電流合成的電場(chǎng)不僅可以增強(qiáng)輻射縫隙前向輻射能力，而且可以抵消部分由于接地面引起的交叉極化電場(chǎng)分量，提高天線抗極化扭曲的能力，從而提高極化純度。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1(a)是Vivaldi天線上表面的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1(b)是Vivaldi天線下表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是Vivaldi天線上表面的局部放大圖；
[0022]圖3是柵欄和引向振子的分布示意圖；
[0023]圖4是Vivaldi天線的原理示意圖；
[0024]圖5是Vivaldi天線裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0025]圖6是Vivaldi天線裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明所涉及的Vivaldi天線以及Vivaldi天線裝置作詳細(xì)闡述。
[0027]<實(shí)施例一 >
[0028]圖1(a)是Vivaldi天線上表面的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1(b)是Vivaldi天線下表面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]如圖1所示,Vivaldi天線100包括介質(zhì)板101、漸變槽線102、饋電單元103、八個(gè)柵欄104以及三個(gè)引向振子105。
[0030]如圖1(a)所示，在本實(shí)施例中，介質(zhì)板101的尺寸是136mmX63.9mmXlmm，介電常數(shù)為4.4，在本實(shí)施例中，為了便于安裝，將介質(zhì)板101的上下三個(gè)角部裁成切角，切角的尺寸僅與安裝單元的尺寸相關(guān)。
[0031]介質(zhì)板101的上表面具有金屬層106,用于傳導(dǎo)電流,在本實(shí)施例中，金屬層106是粘貼在介質(zhì)板101上的銅薄片，金屬層106的長(zhǎng)度是98mm。
[0032]漸變槽線102設(shè)置在介質(zhì)板101的上表面，按照指數(shù)漸變，呈喇叭形開口，它包括左、右兩根對(duì)稱設(shè)置的指數(shù)線。這兩根指數(shù)線的參數(shù)方程都是:y = 1.04eao392z-0.89。
[0033]如圖1所示，饋電單元103用于對(duì)漸變槽線102饋電和阻抗匹配。饋電單元103包括微帶傳輸線107、金屬化孔108、Y形槽線109以及圓形槽線110。微帶傳輸線107固定在介質(zhì)板101的下表面，用于傳輸電流，微帶傳輸線107與金屬層106的材料相同。金屬化孔108貫穿介質(zhì)板101，用于連接微帶傳輸線107和金屬層106，將微帶傳輸線傳輸?shù)碾娏鱾鲗?dǎo)至金屬層106上。Υ形槽線109設(shè)置在介質(zhì)板101上表面下端的中部，它的底端與漸變槽線102相連。圓形槽線110與Υ形槽線109的右端相連。
[0034]圖2是Vivaldi天線上表面的局部放大圖。
[0035]如圖2所示，Y形槽線109包括三個(gè)矩形槽線111，每個(gè)矩形槽線111的尺寸都為3.5mmX0.3mm。其中一個(gè)矩形槽線111與漸變槽線102相連，另一個(gè)與圓形槽線110相連，圓形槽線110的直徑為4_。
[0036]如圖1所示，在Vivaldi天線100中，柵欄104被設(shè)置在金屬層106的漸變槽線102的兩側(cè)。在本實(shí)施例中，八個(gè)柵欄104被分成左右兩組，關(guān)于介質(zhì)板101的縱向中心線對(duì)稱設(shè)置在漸變槽線102的兩側(cè)，并按照一定間隔對(duì)向設(shè)置，位于同一側(cè)的四個(gè)柵欄104是按照一定的間距排列。每個(gè)柵欄104都向金屬層106的外側(cè)開口。
[0037]圖3是柵欄和引向振子的分布示意圖。
[0038]如圖3所示，在本實(shí)施例中，位于漸變槽線102同一側(cè)的四個(gè)柵欄104從漸變槽線102的起始端向開口端排列，四個(gè)柵欄104的尺寸依次為20.3mmX5mm> 17.33mmX5mm>10.33mmX 5mm>7.33mmX 5mm ;相鄰兩個(gè)極欄104的間距依次為15mm、15mm和10mm,位于漸變槽線102起始端的柵欄104與介質(zhì)板101的邊緣的間距為27mm。兩個(gè)對(duì)向的柵欄104之間的間隔從左往右依次為:23.3mm、29.24mm、43.24mm和49.24mm。
[0039]如圖1、3所示，引向振子105被固定在介質(zhì)板101上，位于漸變槽線102的開口側(cè)，用于引導(dǎo)電磁波向如圖3所示的輻射方向進(jìn)行傳輸。在