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世紀以來，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活日益現(xiàn)代化和社會化，對電子技術(shù)的應(yīng)用提出了更高的要求，無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線通信系統(tǒng)，其信道容量不斷擴充，傳輸距離不斷延長，為了滿足通信質(zhì)量，往往采用大功率的發(fā)射機或是將信號放大后輸入給天線，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)明是針對上述問題進行的，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，對漸變槽線進行饋電；至少兩個柵欄，設(shè)置在漸變槽線兩側(cè)，用于讓電流向槽線集中；以及至少一個引向振子，固定在漸變槽線的開口側(cè)，引導電磁波向著指定福射方向進行傳輸，其中，引向振子的長度不大于漸變槽線的開口寬度的三分之一。
[0010]進一步，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，按照特定間隔對向設(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，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:上述任一項所述的Vivaldi天線；和用于防護該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，因為在漸變槽線的兩側(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，電磁波的輻射強度增大，從而使天線的增益提高；同時，在漸變槽線的開口側(cè)設(shè)置引向振子，引導電磁波的輻射，使天線的增益進一步提高，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有效提高天線的增.、'.Mo
[0019]另外，在柵欄和引向振子的邊緣會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不僅可以增強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。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明所涉及的Vivaldi天線以及Vivaldi天線裝置作詳細闡述。
[0027]<實施例一 >
[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、八個柵欄104以及三個引向振子105。
[0030]如圖1(a)所示，在本實施例中，介質(zhì)板101的尺寸是136mmX63.9mmXlmm，介電常數(shù)為4.4，在本實施例中，為了便于安裝，將介質(zhì)板101的上下三個角部裁成切角，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,用于傳導電流,在本實施例中，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е两饘賹?06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包括三個矩形槽線111，每個矩形槽線111的尺寸都為3.5mmX0.3mm。其中一個矩形槽線111與漸變槽線102相連，另一個與圓形槽線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)。在本實施例中，八個柵欄104被分成左右兩組，關(guān)于介質(zhì)板101的縱向中心線對稱設(shè)置在漸變槽線102的兩側(cè)，并按照一定間隔對向設(shè)置，位于同一側(cè)的四個柵欄104是按照一定的間距排列。每個柵欄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，在本實施例中，位于漸變槽線102同一側(cè)的四個柵欄104從漸變槽線102的起始端向開口端排列，四個柵欄104的尺寸依次為20.3mmX5mm> 17.33mmX5mm>10.33mmX 5mm>7.33mmX 5mm ;相鄰兩個極欄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。兩個對向的柵欄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)，用于引導電磁波向如圖3所示的輻射方向進行傳輸。在