一種vivaldi天線的制作方法
【專利摘要】本公開提供了一種VIVALDI天線。該天線包括第一臂；第二臂，其中所述第一臂和所述第二臂在它們的底部通過(guò)諧振環(huán)進(jìn)行連接；以及同軸電纜，所述同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體與所述第一臂相連接，且所述同軸電纜的外導(dǎo)體與所述第二臂相連接。
【專利說(shuō)明】
—種VIVALDI天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開涉及天線，尤其涉及VIVALDI天線。
【背景技術(shù)】
[0002]天線在低頻段工作時(shí)，有很多情況是需要寬角掃描的，這就要求在天線掃描的過(guò)程中天線的增益下降不能過(guò)快，因此就要使天線具有寬頻帶的特性。
[0003]VIVALDI天線即是一種寬頻帶天線。然而，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)大多數(shù)采用的是微帶線的結(jié)構(gòu)方式;而且對(duì)于米波波段而言，天線陣面整體密封風(fēng)阻大，實(shí)施起來(lái)比較困難，所以需要暴露在空氣使用中的VIVALDI天線自身需要有良好的密封防水性能。此外，例如，天線陣在波束掃描進(jìn)行信號(hào)探測(cè)時(shí)，單元的尺寸應(yīng)盡量做小，否則組成天線陣后單元與單元之間互耦會(huì)很大，最終影響天線陣波束掃描性能，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致天線陣無(wú)法使用。因此，在低頻段(例如，米波)應(yīng)用時(shí)，VIVALDI天線尺寸過(guò)大，還存在著防腐蝕和減重問題。
[0004]本公開針對(duì)但不限于上述諸多因素進(jìn)行了改進(jìn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。
[0006]本公開提供了一種VIVALDI天線。該天線包括第一臂；第二臂，其中所述第一臂和所述第二臂在它們的底部通過(guò)諧振環(huán)進(jìn)行連接；以及同軸電纜，所述同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體與所述第一臂相連接，且所述同軸電纜的外導(dǎo)體與所述第二臂相連接。
[0007]根據(jù)本公開的一實(shí)施例，所述VIVALDI天線的所述第一臂、所述第二臂以及所述諧振環(huán)是全金屬結(jié)構(gòu)的。
[0008]根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，所述同軸電纜貫穿所述第二臂、經(jīng)過(guò)所述第一臂和所述第二臂之間的間隔、到達(dá)所述第一臂，以使其內(nèi)導(dǎo)體與所述第一臂相連接。
[0009]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，所述第一臂、所述第二臂以及所述諧振環(huán)是一體成型的。
[0010]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，所述第一臂和所述第二臂是彼此軸對(duì)稱的。
[0011]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，所述第一臂、所述第二臂上存在通孔。
[0012]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，所述通孔是多個(gè)通孔。在一實(shí)施例中，所述多個(gè)通孔是按維持所述第一臂、所述第二臂的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方式來(lái)在所述第一臂、所述第二臂上制作的。
[0013]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，所述同軸電纜在所述第二臂上的通孔處貫穿所述第二臂、經(jīng)過(guò)所述第一臂和所述第二臂之間的間隔、到達(dá)所述第一臂，以使其內(nèi)導(dǎo)體與所述第一臂相連接。
[0014]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，所述諧振環(huán)的周長(zhǎng)是取決于所需天線的性能計(jì)算得到的。
[0015]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，其特征在于，所述諧振環(huán)的形狀為矩形。
[0016]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，所述第一臂、所述第二臂的輪廓、厚度、尺寸是取決于所需天線的性能計(jì)算得到的。
[0017]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，所述第一臂、所述第二臂以及所述諧振環(huán)的材料為銅。
【附圖說(shuō)明】
[0018]在結(jié)合以下附圖閱讀本公開的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類似的相關(guān)特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標(biāo)記。
[0019]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的VIVALDI天線的示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)本公開的一實(shí)施例的示例VIVALDI天線的三維透視示意圖；
[0021 ]圖3是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的示例VIVALDI天線的三維透視示意圖；
[0022]圖4是根據(jù)本公開的又一實(shí)施例的示例VIVALDI天線的示意圖；以及
[0023]圖5示意性地示出了根據(jù)本公開的一實(shí)施例的示例VIVALDI天線的、相對(duì)帶寬在電壓駐波比小于等于1.7的條件下的仿真結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。注意，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例描述的諸方面僅是示例性的，而不應(yīng)被理解為對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍進(jìn)行任何限制。
[0025]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的VIVALDI天線100的示意圖。
[0026]如圖所示，常規(guī)VIVALDI天線100是介質(zhì)基板雙面印刷天線。介質(zhì)基板正面是帶指數(shù)漸變槽線、等寬度槽線以及圓形諧振腔的金屬層101;背面為微帶饋線和扇形微帶短截線組成的饋電結(jié)構(gòu)102，如圖1中的虛線部分所示。從圖1中可以看到，傳統(tǒng)VIVALDI天線是使用介質(zhì)板103和微帶線組合102進(jìn)行饋電設(shè)計(jì)，需要附加的密封防水材料來(lái)對(duì)該天線進(jìn)行密封并且難以制造。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以明白，現(xiàn)有技術(shù)中采用的這一介質(zhì)板在低頻帶應(yīng)用時(shí)尺寸過(guò)大，從而導(dǎo)致重量、風(fēng)阻都很大且防腐蝕性差。
[0027]圖2是根據(jù)本公開的一實(shí)施例的示例VIVALDI天線200的三維透視示意圖。
[0028]如圖2所示，天線200包括第一臂201、第二臂202以及同軸電纜203。在一示例中，第一臂201和第二臂202在它們的底部通過(guò)諧振環(huán)204進(jìn)行連接。根據(jù)本公開的一實(shí)施例，同軸電纜203的內(nèi)導(dǎo)體與第一臂201相連接，且同軸電纜203的外導(dǎo)體與第二臂202相連接。
[0029]從圖2可以看到，在該實(shí)施例中，同軸電纜203貫穿第二臂202、經(jīng)過(guò)第一臂201和第二臂202之間的間隔、到達(dá)第一臂201，以使其內(nèi)導(dǎo)體與第一臂201相連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，同軸電纜203的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體可以通過(guò)各種方式分別連接到天線200的第一臂201和第二臂202。例如，在一實(shí)施例中，同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體進(jìn)入第一臂201而沒有貫穿第一臂201。另外，在一實(shí)施例中，可以采用法蘭在同軸電纜203貫穿第二臂202的出入口處將同軸電纜203固定到第二臂202(這一示例可以在以下圖4中更清楚地看到)。或者，可以通過(guò)焊接、卡扣、粘合等等各種其他方式來(lái)作出連接。
[0030]根據(jù)本公開的一實(shí)施例，代替現(xiàn)有技術(shù)的雙面印刷的介質(zhì)基板，天線200的第一臂201、第二臂202以及諧振環(huán)204是全金屬結(jié)構(gòu)的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，第一臂201、第二臂202以及諧振環(huán)204可以是任何合適的金屬，例如銅、鋁、各種合金，等等。
[0031]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，天線200的第一臂201、第二臂202以及諧振環(huán)204是一體成型的。例如，第一臂201、第二臂202以及諧振環(huán)204可被一體澆鑄、塑造、或從金屬板上剪出，等等。如此，天線200制造起來(lái)非常方便并且結(jié)構(gòu)可靠。
[0032]根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，天線200的諧振環(huán)204的周長(zhǎng)是取決于所需天線的性能計(jì)算得到的。在一示例中，在確定了諧振環(huán)204的周長(zhǎng)之后，諧振環(huán)204的形狀可以是任意環(huán)形，如圓環(huán)、不規(guī)則環(huán)形、矩形、正方形，等等。根據(jù)本公開的又一實(shí)施例，諧振環(huán)204的形狀為矩形以便于安裝。
[0033]在本公開的又一實(shí)施例中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可明白的，天線200的第一臂201和第二臂202的輪廓、厚度、尺寸、它們之間的間隔205等等是取決于所需天線的性能計(jì)算得到的。
[0034]在一實(shí)施例中，天線200的工作原理為射頻能量經(jīng)同軸電纜203的輸入端口饋到天線200的第一臂201，經(jīng)底部諧振環(huán)204將能量傳遞給天線200的第二臂202，由于諧振環(huán)204的作用，天線200產(chǎn)生諧振，能量經(jīng)天線200的指數(shù)漸變間隔205輻射到自由空間。
[0035]圖3是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的示例VIVALDI天線300的三維透視示意圖。根據(jù)本公開的一實(shí)施例，天線300的第一臂301、第二臂302以及諧振環(huán)304是全金屬結(jié)構(gòu)的。與圖2所示的天線200不同，如圖3所示，為減輕天線的重量、風(fēng)阻，天線300的第一臂301和第二臂302上分別存在通孔305和306。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，雖然圖3示出了通孔305、306是圓形通孔，但通孔305、306可以是任意形狀，例如矩形、橢圓形、六邊形、不規(guī)則形狀，等等。
[0036]另外，從圖3可以看到，在該實(shí)施例中，同軸電纜303在遠(yuǎn)離通孔306的位置處貫穿第二臂302、經(jīng)過(guò)第一臂301和第二臂302之間的間隔、到達(dá)第一臂301，以使其內(nèi)導(dǎo)體與第一臂301相連接。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，同軸電纜303貫穿第二臂302的位置可以是任何合適的位置(其另一示例在圖4中示出)。
[0037]圖4是根據(jù)本公開的又一實(shí)施例的示例VIVALDI天線400的示意圖。
[0038]根據(jù)本公開的一實(shí)施例，天線400的第一臂401、第二臂402以及諧振環(huán)404是全金屬結(jié)構(gòu)的。如圖4所示，天線400的第一臂401和402包括多個(gè)通孔并且因而是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在一示例中，該多個(gè)通孔是按維持第一臂401、第二臂402的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方式來(lái)在第一臂401、第二臂402上制作的。例如，如圖4所示，臂401、402中存在較寬大的橫向結(jié)構(gòu)405、406和豎向結(jié)構(gòu)407、408以及較寬大的輪廓，使得這兩個(gè)臂的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到保持，更加穩(wěn)定。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，這并非是必需的。
[0039]此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，盡管圖4中的通孔被示為由水平和豎直金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成的多邊形，這些通孔也可以是任何其他形狀，如圓形、不規(guī)則形狀，等等。如此，通過(guò)在天線400的兩臂上制作多個(gè)通孔，可大大減輕天線的重量，同時(shí)有效地降低天線的風(fēng)阻。
[0040]另外，在一實(shí)施例中，同軸電纜403在第二臂402上的一個(gè)通孔處貫穿第二臂402、經(jīng)過(guò)第一臂401和第二臂402之間的間隔、到達(dá)第一臂401，以使其內(nèi)導(dǎo)體與第一臂401相連接。例如，如圖4所示，同軸電纜403在第二臂402上的一個(gè)通孔處貫穿第二臂402、經(jīng)過(guò)第一臂401和第二臂402之間的間隔、到達(dá)并貫穿第一臂401的對(duì)稱通孔的一個(gè)壁。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，同軸電纜403也可以在任何其他合適的位置處貫穿第二臂402或連接到第一臂401。
[0041]在一實(shí)施例中，如圖4所示，同軸電纜可通過(guò)法蘭固定到天線壁上。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，可以使用各種方式來(lái)固定同軸電纜。
[0042]此外，在一實(shí)施例中，圖2-4中示出的天線的兩個(gè)臂是彼此軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。例如，如圖2所示，第一臂201、第二臂202是相對(duì)于圖2中的垂直軸(S卩，第一臂201與第二臂202之間的間隔的中心軸，z軸)對(duì)稱的。
[0043]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，圖3-4中示出的通孔的數(shù)量以及在臂上的分布僅是出于示例的目的，天線臂上還可以存在各種其他數(shù)量和分布的通孔。
[0044]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，在以上描述中，“第一臂”和“第二臂”僅僅是用于區(qū)別天線的不同的臂;在本文中，第一臂和第二臂可互換地使用。
[0045]需要注意的是，盡管圖2-4中所示的天線的兩臂具有特定的形狀和結(jié)構(gòu)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，這些僅是示例性的，天線兩臂可取決于所需天線的性能來(lái)通過(guò)計(jì)算得到任何合適的形狀和結(jié)構(gòu)。
[0046]圖5示意性地示出了根據(jù)本公開的一實(shí)施例的示例VIVALDI天線的、相對(duì)帶寬在電壓駐波比小于等于1.7的條件下的仿真結(jié)果。如圖所示，中心頻率為75MHZ，相對(duì)帶寬可達(dá)53.3% ([(95-55)/(95+55) ]*2 = 53.3%) ο
[0047]提供對(duì)本公開的先前描述是為使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員皆能夠制作或使用本公開。對(duì)本公開的各種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都將是顯而易見的，且本文中所定義的普適原理可被應(yīng)用到其他變體而不會(huì)脫離本公開的精神或范圍。由此，本公開并非旨在被限定于本文中所描述的示例和設(shè)計(jì)，而是應(yīng)被授予與本文中所公開的原理和新穎性特征相一致的最廣范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種VIVALDI天線，包括: 第一臂； 第二臂，其中所述第一臂和所述第二臂在它們的底部通過(guò)諧振環(huán)進(jìn)行連接；以及同軸電纜，所述同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體與所述第一臂相連接，且所述同軸電纜的外導(dǎo)體與所述第二臂相連接。2.如權(quán)利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述VIVALDI天線的所述第一臂、所述第二臂以及所述諧振環(huán)是全金屬結(jié)構(gòu)的。3.如權(quán)利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述同軸電纜貫穿所述第二臂、經(jīng)過(guò)所述第一臂和所述第二臂之間的間隔、到達(dá)所述第一臂，以使其內(nèi)導(dǎo)體與所述第一臂相連接。4.如權(quán)利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述第一臂、所述第二臂以及所述諧振環(huán)是一體成型的。5.如權(quán)利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述諧振環(huán)的周長(zhǎng)、所述第一臂和所述第二臂的輪廓、厚度、尺寸是取決于所需天線的性能計(jì)算得到的。6.如權(quán)利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述第一臂和所述第二臂是彼此軸對(duì)稱的。7.如權(quán)利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述第一臂、所述第二臂上存在通孔。8.如權(quán)利要求7所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述通孔是多個(gè)通孔。9.如權(quán)利要求8所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述多個(gè)通孔是按維持所述第一臂、所述第二臂的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方式來(lái)在所述第一臂、所述第二臂上制作的。10.如權(quán)利要求7所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述同軸電纜在所述第二臂上的通孔處貫穿所述第二臂、經(jīng)過(guò)所述第一臂和所述第二臂之間的間隔、到達(dá)所述第一臂，以使其內(nèi)導(dǎo)體與所述第一臂相連接。
【文檔編號(hào)】H01Q1/50GK205429151SQ201620271754
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】深圳光啟高等理工研究院