本發(fā)明屬于天線領(lǐng)域，涉及寬帶天線，具體提供一種基于引向器和新穎的復(fù)合指數(shù)曲線的對(duì)拓vivaldi天線(antipodalvivaldiantenna,ava)，以達(dá)到拓展天線帶寬并提高天下增益和方向性的目的。技術(shù)背景天線是各種無(wú)線電設(shè)備中必不可少的組成部分，它能有效地輻射或接收無(wú)線電波并通過(guò)饋線與收發(fā)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，起著能量轉(zhuǎn)換的作用。天線作為通信系統(tǒng)的前端部件，被喻為通信系統(tǒng)中的“眼睛”，很大程度上制約著整個(gè)通信技術(shù)的發(fā)展。天線的帶寬、增益和定向性是非常重要的指標(biāo)，研究者希望在保證天線工作帶寬的前提下，實(shí)現(xiàn)盡可能高的增益和好的定向性。參考現(xiàn)有的文獻(xiàn)和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超寬帶天線同時(shí)具備高增益和良好的定向性并不多見(jiàn)，這使得此類(lèi)天線的研究成為微波、毫米波電路與系統(tǒng)的一個(gè)研究重點(diǎn)。對(duì)拓vivaldi天線是一種新型的寬帶天線，其設(shè)計(jì)思想來(lái)源于傳統(tǒng)的vivaldi天線，通過(guò)加工在介質(zhì)基板的上下面兩塊反對(duì)稱的輻射貼片以實(shí)現(xiàn)電磁波的定向輻射；對(duì)拓vivaldi天線不僅具備了傳統(tǒng)vivaldi天線的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、增益高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)更寬的工作帶寬。在現(xiàn)有的已報(bào)道的文獻(xiàn)中，對(duì)拓vivaldi天線的改進(jìn)設(shè)計(jì)主要有以下幾種方式：第一種，研究者i.t.nassar基于在傳統(tǒng)的antipodalvivaldi天線的口徑處增加一個(gè)橢圓的金屬貼片以提高天線的增益，參見(jiàn)文獻(xiàn)《i.t.nassar,t.m.weller,“anovelmethodforimprovingantipodalvivaldiantennaperformance,”ieeetransactiononantennasandpropagation,vol.63,pp.3321-3324,2015》；第二種，研究人員t.djerafi基于在輻射貼片的外邊緣采用切比雪夫曲線漸變的方式，實(shí)現(xiàn)了很寬的阻抗匹配，參見(jiàn)文獻(xiàn)《t.djerafi，anirbankarmakar,manimalapalandrowdraghatak,“asuperwidebandchebyshevtaperedantipodalvivaldiantenna,”internationaljournalofelectronicsandcommunicationspp.1328-1333,2015》；第三種，研究者r.natarajan通過(guò)在天線的輻射貼片上開(kāi)缺陷結(jié)構(gòu)，以增加電長(zhǎng)度，使得在保證天線工作帶寬的情況下縮小了天線的體積，但其增益較小，參見(jiàn)文獻(xiàn)《r.natarajan,j.v.george,m.kanagasabai,anda.k.shrivastav,“acompactantipodalvivaldiantennaforuwbapplications,”antennasandwirelesspropagationletters,ieee,volume:14,2015》；以上三種方法中，第一種方法實(shí)現(xiàn)的天線工作頻帶為2～32ghz，第二種方法實(shí)現(xiàn)的天線工作頻帶為1～35ghz，第三種方法實(shí)現(xiàn)的天線工作頻帶為3.7～18ghz；第一種天線的增益雖然得到大幅改善，但是在高頻段的性能仍有很大改善空間；第二種天線雖然展寬了天線的帶寬，但是仍然無(wú)法工作在ka波段及以上頻段，同時(shí)其增益也較??；第三種天線的增益較小(小于7dbi)，同時(shí)也無(wú)法工作在更高的頻段；故這三種天線均存在自身的局限性?；诖?，本發(fā)明提供一種新型的高增益對(duì)拓vivaldi天線。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于針對(duì)
背景技術(shù)：
：的缺陷，提供一種高增益對(duì)拓vivaldi天線，該天線在傳統(tǒng)對(duì)拓vivaldi天線的基礎(chǔ)上，在天線輻射口徑處引入一個(gè)引向器，同時(shí)改進(jìn)上、下層輻射貼片內(nèi)邊緣的指數(shù)為復(fù)合指數(shù)曲線，使得本發(fā)明對(duì)拓vivaldi天線具備很寬的工作帶寬、很好的定向性、較高的增益。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種高增益對(duì)拓vivaldi天線，包括介質(zhì)基板、平衡饋電巴倫、上層輻射貼片、下層輻射貼片，所述下層輻射貼片連接平衡饋電巴倫、均設(shè)置于介質(zhì)基板下表面，所述上層輻射貼片設(shè)置于介質(zhì)基板上表面；其特征在于，所述天線輻射口徑處還設(shè)置有引向器，所述引向器由分別位于介質(zhì)基板上、下表面且對(duì)應(yīng)重疊設(shè)置的兩個(gè)復(fù)合金屬貼片構(gòu)成；所述復(fù)合金屬貼片由一個(gè)小橢圓金屬貼片和一個(gè)大橢圓金屬貼片相交形成，其中，小橢圓金屬貼片靠近天線輻射口徑，大橢圓金屬貼片遠(yuǎn)離天線輻射口徑。進(jìn)一步的，所述上層輻射貼片與下層輻射貼片形狀、尺寸相同，其內(nèi)邊緣的指數(shù)曲線為復(fù)合指數(shù)曲線，具體為：b0＝-(w0+a0*b1)，其中，c和s為混合參數(shù)、用于改變曲線的外形，pa和pb為指數(shù)曲線的曲率，la為輻射貼片的長(zhǎng)度，w0為50歐姆微帶線寬度，w為上、下層輻射貼片之間最大距離，x和y表示坐標(biāo)。更進(jìn)一步的，所述上層輻射貼片與下層輻射貼片外邊緣的指數(shù)曲線采用切比雪夫漸變形式，具體為：其中，n為切比雪夫曲線系數(shù)，w0為50歐姆微帶線寬度，wsub和lsub分別表示介質(zhì)板的寬和長(zhǎng)，w1為輻射貼片口徑處與天線外側(cè)的寬度，l0為饋電巴倫長(zhǎng)度。進(jìn)一步的，所述平衡饋電巴倫采用四分之一橢圓漸變形式。進(jìn)一步的，所述介質(zhì)基板由矩形介質(zhì)基板一側(cè)向外以1/2橢圓外延構(gòu)成，用以設(shè)置引向器。需要說(shuō)明的是，如圖2所示，本發(fā)明中，所述上層輻射貼片與下層輻射貼片分別設(shè)置于介質(zhì)基板上、下表面，其位置沿介質(zhì)基板中心軸呈軸對(duì)稱設(shè)置；同時(shí)，所述復(fù)合金屬貼片的中心軸(即兩個(gè)橢圓金屬貼片的長(zhǎng)軸)與介質(zhì)基板中心軸重合，大橢圓金屬貼片的短軸與矩形介質(zhì)基板的邊緣重合。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供一種高增益對(duì)拓vivaldi天線，在傳統(tǒng)對(duì)拓vivaldi天線的基礎(chǔ)上，在天線輻射口徑處引入一個(gè)引向器，即有效增加上、下層輻射貼片間的耦合，同時(shí)改善天線的方向性(改善天線高頻段的方向圖偏移和主瓣分裂問(wèn)題)；同時(shí)將上、下層輻射貼片內(nèi)邊緣的指數(shù)曲線用復(fù)合指數(shù)曲線代替，使得高頻段對(duì)應(yīng)部分曲率變大，低頻段對(duì)應(yīng)部分曲率變小，從而在不額外增加天線尺寸的條件下，提高天線工作頻帶內(nèi)的增益；綜上，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1、具有很寬的工作帶寬：1-40ghz頻率范圍內(nèi)的峰值增益大于0dbi；2、具有很好的定向性：3-40ghz頻率范圍內(nèi)e面和h面波束偏離都不超過(guò)3°，其中16-40ghz頻率范圍內(nèi)不超過(guò)2°；3、具有較高的增益：15-40ghz頻率范圍內(nèi)峰值增益大于12dbi，其中最大增益超過(guò)16dbi；4、實(shí)現(xiàn)在印刷電路板上，加工方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，成本低。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明實(shí)施例天線結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例天線尺寸參數(shù)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例天線的加工圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例天線的仿真和測(cè)試e面方向圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例天線的仿真和測(cè)試h面方向圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例天線的仿真和測(cè)試s11曲線。圖7是本發(fā)明實(shí)施例天線的e面和h面波束偏離角度的仿真和測(cè)試曲線。圖8是本發(fā)明實(shí)施例天線的仿真和測(cè)試增益曲線。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例中提供一種高增益對(duì)拓vivaldi天線，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其加工實(shí)物如圖3所示，該對(duì)拓vivaldi天線實(shí)現(xiàn)在rt/duroid5880的介質(zhì)基片上，該基片相對(duì)介電常數(shù)為2.2，損耗角正切為0.0009，厚度為0.787mm。其具體參數(shù)如圖2所示，具體為：wsublsubw0l0w1l196.52mm100mm3mm16mm6.26mm50mma1a2b1b2dl230mm10mm7.5mm4mm24mm5mmscpapbh40mm20.0650.050.787mm對(duì)上述高增益對(duì)拓vivaldi天線進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果如圖4至圖8所示，測(cè)試結(jié)果顯示：在4-40ghz頻率范圍內(nèi)，天線回波損耗優(yōu)于-10db；在1-40ghz頻率范圍內(nèi)天線的增益大于0dbi,其中在15-40ghz范圍內(nèi)的大于12dbi；3-40ghz頻率范圍內(nèi)e面和h面波束偏離都不超過(guò)3°，其中16-40ghz頻率范圍內(nèi)不超過(guò)2°。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，本說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換；所公開(kāi)的所有特征、或所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。當(dāng)前第1頁(yè)12