[发明专利]一种超宽带阻抗加载双极化电小尺寸Vivaldi天线

说明书

本发明涉及一种超宽带阻抗加载双极化电小尺寸Vivaldi天线，天线是由两片垂直交叉的Vivaldi天线组合成双极化天线，天线的金属辐射面的槽线由两条对称的指数曲线及过渡槽线和圆构成的，为了展宽频带，降低低频段驻波，在金属辐射面上蚀刻V形槽，改变电流路径，在V形槽靠近双面介质板边缘位置加载电阻，这样可以在低频时，获得良好的阻抗匹配特性，加载电阻可以吸收天线的部分电磁能量，降低反射，从而达到降低驻波，扩展带宽，实现10倍频的目的，同时降低天线电尺寸。Vivaldi天线通过微带线转巴伦结构对天线进行馈电。

技术领域

本发明涉及微波测量天线技术领域，具体涉及一种超宽带阻抗加载双极化电小尺寸Vivaldi天线

背景技术

近年来，超宽带(UWB)技术的发展迅速发展，主要是由于需要非常宽的带宽的现代雷达，电子战，无线通信和射电望远镜系统的需求不断增长。提出在较高的频带内得到较稳定的波束宽度及辐射特性的需求，故对这种超频带馈源天线的设计与应用具有重要的实际意义。

Vivaldi天线是最常见的超宽带天线之一。Vivaldi是由P.J.Gibson首次提出的，是微带线馈电的端射天线之一。Vivaldi天线凭借其连续、非周期性和渐变的结构，理论上可以辐射相当宽频带的行波。

对Vivaldi天线的改良一直在进行着，为了进一步提高这种天线的性能，特别是在阻抗带宽和低频小型化方面，以往的研究人员做了很多努力，设计了一些特殊形状的辐射臂，例如兔耳形梳状线、复合功能锥形槽等。

现有技术的Vivaldi天线长度应该大于λ_c，宽度应该大于0.5λ_c，λ_c是最低工作频率波长，这样使得在低频时电尺寸较大，在设计加工时成本较高，较大的尺寸在实现双极化时，易使结构不稳定。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种超宽带阻抗加载双极化电小尺寸Vivaldi天线，通过在金属辐射面上蚀刻槽及加载阻抗，进一步降低电尺寸，使得天线小型化，实现超宽带，具有带宽宽，能够实现10倍频程，质量轻，成本低，加工简单，尺寸小等优点。

本发明采用的技术方案为：一种超宽带阻抗加载双极化电小尺寸Vivaldi天线，Vivaldi天线材料为双面介质板，双面介质板正面金属辐射面的特定曲线是通过特定指数曲线连过渡槽线，连接圆线，连过渡槽线，再连接特定指数曲线组成的，在金属辐射面两侧对称位置蚀刻有V形槽，在V形槽靠近双面介质板边缘位置加载有电阻。双面介质板背面是由微带线转巴伦结构对天线进行馈电，将SMA接头与微带线进行焊接，从而能够与射频电缆进行连接。将两片双面介质板进行挖槽，将两片双面介质板进行垂直正交组装，实现天线的双极化。

所述的超宽带阻抗加载双极化电小尺寸Vivaldi天线的天线长度在0.34λ_c～0.36λ_c之间，宽度为0.17λ_c～0.18λ_c，λ_c为最低工作频率对应波长。特定曲线是通过特定指数曲线连过渡槽线，连接圆线，再连过渡槽线，最后连接特定指数曲线组成的，金属辐射面上的特定指数曲线方程：

式子中(x₁，y₁),(x₂，y₂)分别表示特定指数曲线的起点和终点，R表示指数曲率调节因子，两条对称的特定指数曲线末端位置距离为0.1λ_c～0.12λ_c之间，两条对称的特定指数曲线起始位置距离大小为0.003λ_c～0.0045λ_c之间，特定指数曲线的长度在0.27λ_c～0.3λ_c之间。与特定指数曲线相连的过渡槽线长度0.023λ_c～0.025λ_c，与之相连的圆线的直径在0.03λ_c～0.04λ_c。