[發明專利]一種高增益反足Vivaldi天線

有效

• 申請號: 202110105027.7
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112909527B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 李俊;王彥杰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/00
• 代理公司: 廣州海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 黃為;冼俊鵬

本發明公開了一種高增益反足Vivaldi天線，涉及微波天線設計領域，針對現有技術中天線增益不夠的問題提出本方案。包括設置在介質基板兩側的底層天線板和頂層天線板；底層天線板和頂層天線板的饋電部分重疊并加載對應饋電結構；底層天線板設有底層反足，頂層天線板設有頂層反足；底層反足靠近頂層反足的底層輻射邊為線性邊緣，頂層反足靠近底層反足的頂層輻射邊為線性邊緣，頂層輻射邊和底層輻射邊為對稱結構。優點在于，能在不改變原始指數型反足Vivaldi天線尺寸下提高增益。這款改進型的高增益超寬帶Vivaldi天線有著結構簡單，易于加工，成本低等優勢，并為增強Vivaldi天線等端射天線的增益提供了新思路。底層金屬過孔和頂層金屬過孔的設置能進一步提高增益效果。

技術領域

本發明涉及微波天線設計領域，具體涉及一種高增益反足Vivaldi天線。

背景技術

毫米波天線是5G通信射頻芯片中的重要模塊，廣泛應用于汽車雷達、精確制導和衛星通信等等，在未來還將進入民用通信領域。近年來，我國投入巨資開展射電天文學的科學前沿研究和大型射電天文望遠鏡的研制。由于射電望遠鏡的巡天速度與相控陣饋源的超寬帶天線的帶寬成正比。Vivaldi天線作為一種超寬帶天線，具有小型化，高增益，易于加工等優勢，被廣泛的當作超寬天線陣元來設計超寬帶相控陣天線。例如荷蘭的韋斯特伯格綜合孔徑望遠鏡采用了Vivaldi天線作為相控陣天線陣元。

隨著綜合國力的不斷增強和科技水平的快速提升，采用超寬帶Vivaldi天線作為天線陣元的技術方案，面向我國射電天文望遠鏡發展需求和工程應用，圍繞射電天文用超導接收機的關鍵技術指標，從探索解決我國重大科學儀器射電望遠鏡相位陣饋源技術理論研究和關鍵技術出發，對于研究高增益小型化的Vivaldi天線是很有必要的。由于Vivaldi天線可以很容易的印制在PCB板材上并且結構簡單，除了可以應用于射電天文望遠鏡，它也被大量設計使用于超寬帶系統和5G基站天線等相關研究領域。

其結構一般如圖1所示，底層天線板10和頂層天線板20分設在介質基板兩側面，底層天線板10和頂層天線板20的饋電部分重疊并且互相加載對應的饋電結構。其中介質基板作為公知設計，沒有在圖中表達。底層天線板10上端向上延伸并轉向一側，形成底層反足11。頂層天線板20上端向上延伸并轉向另一側，形成與底層反足11相對的頂層反足21。兩反足相對應的邊緣為輻射邊，兩輻射邊均滿足指數變化曲線。兩天線板遠離輻射邊的對應邊緣為弧形，并平滑過渡到饋電部。常用的天線尺寸外形為M×N，其中M＝14mm，N＝29mm。天線的外形尺寸直接影響被應用的設備電路設計，如何在不改變原始指數型反拓Vivaldi天線尺寸下提高增益是業內的技術難點。

發明內容

本發明目的在于提供一種高增益反足Vivaldi天線，以解決上述現有技術存在的問題。

本發明所述高增益反足Vivaldi天線，包括：設置在介質基板下側面的底層天線板以及設置在介質基板上側面的頂層天線板；底層天線板和頂層天線板的饋電部分重疊并加載對應饋電結構；底層天線板上端向上延伸并偏向一側形成底層反足，頂層天線板上端向上延伸并偏向另一側形成頂層反足；底層反足靠近頂層反足的底層輻射邊為線性邊緣，頂層反足靠近底層反足的頂層輻射邊為線性邊緣，頂層輻射邊和底層輻射邊為對稱結構。

底層反足遠離底層輻射邊的弧形邊緣設有若干底層金屬過孔，頂層輻射邊遠離頂層輻射邊的弧形邊緣設有若干頂層金屬過孔。

所述若干底層金屬過孔的間距為距離D，所述若干頂層金屬過孔的間距也為距離D。

所述若干底層金屬過孔和若干頂層金屬過孔的直徑取值范圍為[0.2mm,0.4mm]，優選為0.3mm。

所述距離D的取值范圍為[0.34mm,0.55mm]，優選為0.45mm。