[發明專利]一種高增益Vivaldi圓極化天線

有效

• 申請號: 201811016465.0
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109193110B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 楚然;李曉龍;劉長增
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01Q1/12
• 分類號: H01Q1/12;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q13/02;H01Q15/08;H01Q15/24;H01Q19/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種高增益Vivaldi圓極化天線，包括金屬板底座；四面相同的開槽介質板，開槽介質板外側壁具有金屬層，開槽介質板開有軸對稱漸變槽線,槽線按指數形漸變呈喇叭形開口，槽線末端開有正方形槽線諧振腔；饋電單元，饋電端口設置在每塊介質板下表面上，通過微帶線對介質板進行分別饋電；漸變槽線兩側開有柵欄，用于將電流向槽線集中；開槽介質板正上方置有一個半球形介質透鏡,引導電磁波向指定方向輻射提高天線增益。本發明天線工作頻段為5.0GHz~5.9GHz，在工作頻帶內具有穩定的天線增益，方向性良好，能有效發射和接收高頻信號。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，具體涉及一種高增益Vivaldi圓極化天線。

技術背景

Vivaldi天線是一種非周期、漸變、端射行波天線，由P.J.Gibson在1979年提出，對于某個特定的工作頻率，整個天線結構中，只有槽線寬度與波長接近的區域才能向空間形成有效的輻射，當工作頻率發生變化，則輻射的區域也相應變化，且輻射區域槽線的寬度與輻射的波長成比例。Vivaldi天線一般由微帶、帶狀線或者同軸等傳輸線形式將能量引入，通過電磁耦合或介質耦合方式，使能量在饋電傳輸線與輻射槽線間進行轉換，電磁波通過槽線向自由空間輻射。

Vivaldi天線由于其特定的漸變槽線結構，使其能夠擁有很寬的阻抗帶寬，除此之外Vivaldi天線副瓣低、增益適中，且為微帶結構，具有尺寸小、成本低、結構簡單易于加工的特點。

文獻“S.Sugawara,Y.Maita,and K.Adachi,et al.A mm-Wave Tapered SlotAntenna with Improved Radiation Pattern[C].IEEE MTT-S International SymposiumDigest,1997:959-962”研究了在漸變槽線邊緣開矩形槽對天線性能的影響，這種處理形成了紋波邊緣結構，實驗證明，對漸變開槽天線邊緣處理越充分，漸變開槽天線的低頻匹配和輻射性能越好。

發明內容

本發明的目的在于提出一種高增益Vivaldi圓極化天線，使得電磁波輻射強度增大，從而使天線增益提高。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種高增益Vivaldi圓極化天線，包括半球形介質透鏡、金屬板底座、四塊開槽介質板和四個饋電單元，四塊開槽介質板間隔呈矩形設置，其底面固定在金屬板底座，每塊開槽介質板上接有一個饋電單元，半球形介質透鏡通過支架固定在四塊開槽介質板的頂面正上方，引導電磁波向指定方向輻射提高天線增益。

所述開槽介質板外壁面涂覆金屬層，開槽介質板上開有關于其中心軸線對稱的漸變槽線，漸變槽線按指數形漸變呈喇叭形向上開口，漸變槽線底端開有與其相通的正方形槽線諧振腔；漸變槽線兩側分別開有若干個柵欄，用于將電流向漸變槽線集中。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：(1)本發明高增益Vivaldi圓極化天線工作頻帶為5.0GHz-5.9GHz，在頻帶內天線增益能達到17dB，駐波小于2。

(2)由于采用4塊開槽介質板與傳統的Vivaldi天線相比，形成了圓極化。

(3)因為在漸變槽線兩側開柵欄，使金屬層上的電流分布集中于漸變槽線，電磁波輻射強度增大，從而使天線增益提高。

(4)在漸變槽線前端放置了半球形介質透鏡，改善槽線口徑內或槽線口徑外側附近的電場波前分布,改變天線在不同頻率下的輻射阻抗，提高天線的輻射效率，在不改變天線駐波的情況下，進一步提高了天線增益。

附圖說明

圖1為本發明整體結構示意圖。

圖2為本發明的局部結構示意圖。

圖3為本發明高增益Vivaldi圓極化天線的方向圖。