[发明专利]一种高增益对拓Vivaldi天线

说明书

本发明属于天线领域，提供一种高增益对拓Vivaldi天线，该天线包括介质基板、平衡馈电巴伦、上层辐射贴片、下层辐射贴片，天线辐射口径处还设置有引向器，引向器由分别位于介质基板上、下表面且对应重叠设置的两个复合金属贴片构成；复合金属贴片由一个小椭圆金属贴片和一个大椭圆金属贴片相交形成，其中，小椭圆金属贴片靠近天线辐射口径，大椭圆金属贴片远离天线辐射口径。本发明在传统对拓Vivaldi天线的基础上，在天线辐射口径处引入一个引向器，同时将上、下层辐射贴片内边缘的指数曲线用复合指数曲线代替，从而实现拓展天线带宽并提高天线增益和方向性的目的。

技术领域

本发明属于天线领域，涉及宽带天线，具体提供一种基于引向器和新颖的复合指数曲线的对拓Vivaldi天线(Antipodal Vivaldi Antenna,AVA)，以达到拓展天线带宽并提高天下增益和方向性的目的。

技术背景

天线是各种无线电设备中必不可少的组成部分，它能有效地辐射或接收无线电波并通过馈线与收发系统联系起来，起着能量转换的作用。天线作为通信系统的前端部件，被喻为通信系统中的“眼睛”，很大程度上制约着整个通信技术的发展。天线的带宽、增益和定向性是非常重要的指标，研究者希望在保证天线工作带宽的前提下，实现尽可能高的增益和好的定向性。参考现有的文献和技术，实现超宽带天线同时具备高增益和良好的定向性并不多见，这使得此类天线的研究成为微波、毫米波电路与系统的一个研究重点。

对拓Vivaldi天线是一种新型的宽带天线，其设计思想来源于传统的Vivaldi天线，通过加工在介质基板的上下面两块反对称的辐射贴片以实现电磁波的定向辐射；对拓Vivaldi天线不仅具备了传统Vivaldi天线的结构简单、增益高的优点，同时能够实现更宽的工作带宽。

在现有的已报道的文献中，对拓Vivaldi天线的改进设计主要有以下几种方式：

第一种，研究者I.T.Nassar基于在传统的Antipodal Vivaldi天线的口径处增加一个椭圆的金属贴片以提高天线的增益，参见文献《I.T.Nassar,T.M.Weller,“A NovelMethod for Improving Antipodal Vivaldi Antenna Performance,”IEEE Transactionon Antennas a nd Propagation,vol.63,pp.3321-3324,2015》；

第二种，研究人员T.Djerafi基于在辐射贴片的外边缘采用切比雪夫曲线渐变的方式，实现了很宽的阻抗匹配，参见文献《T.Djerafi，Anirban Karmakar,Manimala Paland Rowdr a Ghatak,“A super wideband Chebyshev tapered antipodal Vivaldiantenna,”International J ournal of Electronics and Communicationspp.1328-1333,2015》；

第三种，研究者R.Natarajan通过在天线的辐射贴片上开缺陷结构，以增加电长度，使得在保证天线工作带宽的情况下缩小了天线的体积，但其增益较小，参见文献《R.Natarajan,J.V.George,M.Kanagasabai,and A.K.Shrivastav,“A Compact AntipodalVivaldi Ante nna for UWB Applications,”Antennas and Wireless PropagationLetters,IEEE,Volume:14,2015》；