[發(fā)明專利]基于彎曲枝節(jié)加載技術(shù)的小型化Vivaldi天線

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710448660.X
• 申請(qǐng)日: 2017-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN107275772A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王清松;楊德強(qiáng);耿東東;肖花;孫凱;楊天明;胡鑒中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q13/10
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙)51232
• 代理人: 敖歡,葛啟函

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及平面印刷超寬帶小型化技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于彎曲枝節(jié)加載技術(shù)的小型化Vivaldi天線。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線通信設(shè)備的便攜性要求也越來(lái)越高，這就促使無(wú)線通信設(shè)備要朝著小型化方向發(fā)展。

目前為止，行業(yè)內(nèi)主要有四種手段解決上述問(wèn)題：其一是采用高介電常數(shù)的介質(zhì)板。其二是對(duì)稱切半技術(shù)，其三是采用有源結(jié)構(gòu)，其四是開槽開縫技術(shù)。第一種方法是因?yàn)樘炀€諧振頻率與介質(zhì)基板的有效介電常數(shù)的平方根成反比，故通過(guò)增大介質(zhì)板的介電常數(shù)可以降低天線的工作頻率，從而能夠減小天線的尺寸。但是，在介電常數(shù)大的介質(zhì)板上傳輸時(shí)電磁波的能量衰減較大，從而使天線的增益和輻射效率降低，此外也會(huì)出現(xiàn)帶寬變窄等不理想的結(jié)果。第二種方法是根據(jù)天線結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，沿著對(duì)稱軸線將天線做切半處理，理論上該方法能將天線尺寸縮小一半左右。但是，該方法易造成阻抗匹配惡化，還會(huì)因?yàn)榍邪胩幚砗筇炀€結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性導(dǎo)致天線的方向圖不對(duì)稱等后果。第三種方法不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且有源結(jié)構(gòu)的加入也會(huì)無(wú)形中增加設(shè)備的體積。第四種方法通過(guò)開槽開縫技術(shù)增加天線表面電流的等效電長(zhǎng)度，來(lái)降低天線第一個(gè)諧振點(diǎn)的工作頻率，從而促進(jìn)天線的小型化。但是該方法也存在一些不足，阻抗匹配對(duì)諧振腔體的大小和位置要求比較高，并且原天線結(jié)構(gòu)必須有足夠的預(yù)留空間來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能，從而使其長(zhǎng)度不可能進(jìn)一步的縮短。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)加載彎曲枝節(jié)在天線低頻段增加額外的諧振頻點(diǎn)進(jìn)而延伸低頻段帶寬邊沿的基于彎曲枝節(jié)加載技術(shù)的小型化Vivaldi天線。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一種基于彎曲枝節(jié)加載技術(shù)的小型化Vivaldi天線，包括：介質(zhì)基板、介質(zhì)基板上、下表面分別覆蓋的金屬貼片，所述天線由下表面的金屬貼片饋電，所述下表面的金屬貼片為微帶饋線，上表面的金屬貼片包括地板，地板上方左右對(duì)稱設(shè)置錐形片和彎曲枝節(jié)，所述彎曲枝節(jié)設(shè)置于錐形片和地板之間，所述兩條錐形片位于靠近地板中心軸的內(nèi)側(cè)，彎曲枝節(jié)位于遠(yuǎn)離地板中心軸的外側(cè)，所述錐形片由靠近地板中心軸的內(nèi)槽線、遠(yuǎn)離地板中心軸的外槽線、以及內(nèi)外槽線之間的直角圍合形成；地板的中心軸處有一段豎直槽線，豎直槽線的上方連接錐形片的內(nèi)槽線，豎直槽線的下方連接圓形槽，所述內(nèi)槽線和外槽線為指數(shù)型曲線，所述每個(gè)彎曲枝節(jié)由豎直枝節(jié)和橫向枝節(jié)相互垂直拼接形成，底部的橫向枝節(jié)和地板之間存在縫隙d，所述每個(gè)彎曲枝節(jié)的各枝節(jié)總長(zhǎng)度L滿足下述公式：

其中，c為光速，f為諧振頻率2.5GHz,ε為介質(zhì)基板的介電常數(shù)，ε_r為介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)。

錐形片、彎曲枝節(jié)構(gòu)成天線的輻射單元。微帶饋線用于激勵(lì)該天線，在原始Vivaldi天線按照指數(shù)曲線E₂挖去一部分地板，形成缺陷地，這樣做的目的是將在各頻點(diǎn)處幾乎沒有電流分布的部分挖去，不會(huì)減弱天線的輻射性能，還會(huì)增加天線外邊沿的電長(zhǎng)度，擴(kuò)展天線低頻段的帶寬邊沿，促進(jìn)天線的小型化。

作為優(yōu)選方式，內(nèi)槽線、外槽線分別為指數(shù)曲線E₁、E₂，指數(shù)曲線E₁、E₂分別描述為：

其中x表示從中心軸線到指數(shù)邊緣的距離，x從0.3變化到8.7，對(duì)應(yīng)于y從6變化到36，c₁、rex₁、c₂分別等于0.14、0.172、0.15；

其中x表示從指數(shù)邊緣到天線邊緣的距離，x從3變化到18，對(duì)應(yīng)于y從8.5變化到25.75，c₃、rex₂、c₄分別等于0.2、0.22、2.2。

作為優(yōu)選方式，每個(gè)彎曲枝節(jié)由三段相同長(zhǎng)度的橫向枝節(jié)b、兩段相同長(zhǎng)度的縱向枝節(jié)a、一段縱向枝節(jié)c、一段縱向枝節(jié)e垂直拼接形成。

作為優(yōu)選方式，橫向枝節(jié)b的長(zhǎng)度為3.1mm。彎曲枝節(jié)上兩相鄰豎直枝節(jié)的間距b盡量大，這樣做的目的是防止兩相鄰豎直枝節(jié)上方向相反的電流會(huì)因間距太小而相互抵消，使彎曲枝節(jié)不能起到作用。

作為優(yōu)選方式，縫隙d為0.1-0.6mm。

作為優(yōu)選方式，該天線方案采用側(cè)向饋電。這樣做的目的是為了減少天線在豎直方向占用的空間大小。