[发明专利]一种具有新型馈电结构的宽带低剖面双极化Vivaldi天线单元

说明书

本发明公开了一种具有新型馈电结构的宽带低剖面双极化Vivaldi天线单元，包括金属地板、介质馈电层、金属天线单元以及两个射频连接器，所述金属天线单元包括两个互相垂直的单极化单元，且两个单极化单元相互连接，连接处共用一根金属柱，两个单极化单元结构相同，所述介质馈电层设置在金属地板与金属天线单元之间，所述两个射频连接器设置在金属地板中，且两个射频连接器的探针穿过介质馈电层后分别为两个单极化单元馈电。本发明中的馈电结构易于焊接，可以保证射频连接器与天线结构的稳定连接，且结构简单，易于加工，具有普适性。

技术领域

本发明属于宽带阵列天线技术领域，具体为一种具有新型馈电结构的宽带低剖面双极化Vivaldi天线单元。

背景技术

随着雷达探测、电子对抗和无线通信等领域技术的不断发展，对天线的性能也有着越来越高的需求。在现代化的飞机、军舰等运动平台上往往需要安装数十套甚至数百套天线以满足雷达、通信、电子支援和电子干扰等需要。而天线的安装位置既要保证天线性能指标得以充分发挥又要兼顾相互间的电磁兼容性，这是非常困难的。同时，几十套不同类型的天线分布在飞机的各个部位，对飞机的空气动力学性能和隐身性能都有很大的影响。由于机载平台的空间有限，在设计机载天线时，要尽量减小天线的尺寸，希望用一副天线实现雷达、通信和电子对抗等多种功能，这就需要天线具有低剖面、超宽带、小型化等特点。特别是随着通信雷达一体化的发展，将通信天线和雷达天线进行组合设计，集成综合电子信息系统，不仅可以提高数据传输容量，而且可以大大减少射频链路机载占用空间，具有重大的现实意义。Vivaldi天线是一种平面端射的渐变槽缝天线，由于其工作频带宽、方向性好、增益高等优点，并且结构简单易于加工集成，广泛应用于超宽带领域。

Vivaldi天线由于其超宽带性能，自提出之后就得到极大的关注和发展，目前主要有介质基片型与全金属型。介质基片型可采用印刷电路技术制作，加工简单，但机械强度不够；而全金属型Vivaldi天线整体可实现很高的机械强度，更适于苛刻的工作环境，但因其结构特性，射频连接器探针难以与天线结构焊接，仅仅通过探针顶点与天线碰触相接难以保障馈电的稳定性。

例如2020年，李哲等人在其发表的一篇名为《一种超宽带宽角扫描全金属Vivaldi阵列天线》的专利(申请号:CN 202010836729.8)中，采用射频连接器直插的方式馈电，设计了一款工作于0.8-6GHz频段的单极化天线。该馈电结构虽然简单，但是考虑到机械加工及射频连接器生产时会产生的种种误差，难以保证射频连接器与天线的稳定连接。

例如2019年，王亚茹等人在其发表的一篇名为《L型连接器的双线极化金属渐变槽天线、阵列天线及方法》的专利(申请号:CN 201910326274.2)中，设计了一种可以焊接的双极化天线结构，即将天线结构剖开后放入射频连接器再进行焊接。但是对天线结构体剖开重组的处理方法，一是较为复杂，二是容易产生更多的加工误差。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种具有新型馈电结构的宽带低剖面双极化Vivaldi天线单元，优化的馈电结构易于焊接且结构简单，天线剖面较低且具有良好的宽带性能。

实现本发明目的的技术方案为：一种具有新型馈电结构的宽带低剖面双极化Vivaldi天线单元，包括金属地板、介质馈电层、金属天线单元以及两个射频连接器；所述金属天线单元包括两个互相垂直的单极化单元，单元结构相同，且两个单极化单元相互连接且共用金属柱，所述单极化单元包括渐变槽、均匀直线槽、匹配腔和楔形尖顶；所述介质馈电层设置在金属地板与金属天线单元之间，所述两个射频连接器穿过金属地板；所述介质馈电层包括Teflon介质层与矩形金属贴片，所述矩形金属贴片位于Teflon介质层与均匀直线槽上表面相接处，所述射频连接器的探针穿过Teflon介质层与矩形金属贴片相连，矩形金属贴片又与金属天线单元的均匀直线槽相连以进行馈电，两个射频连接器的探针穿过介质馈电层为两个单极化单元一一对应馈电。