Vivaldi天线以及天线装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种宽频带小型化高增益的Vivaldi天线以及Vivaldi天线装置。
【背景技术】
[0002]步入21世纪以来，随着科学技术的飞速发展，人们的生活日益现代化和社会化，对电子技术的应用提出了更高的要求，无论是军事通信还是民用通信系统，不仅要求高质量地传输语言、文字、图像、数据等信息，而且要求设备宽带化、小型化、高增益。
[0003]天线作为辐射和接收电磁波的装置，是无线电通信系统中的重要组成部分之一。在民用通信系统中，特别是轨道交通的自由无线通信系统，其信道容量不断扩充，传输距离不断延长，为了满足通信质量，往往采用大功率的发射机或是将信号放大后输入给天线，那么这样就大大增加了成本。
[0004]Vivaldi天线是一种宽频带天线，可以满足通信系统宽带化的要求。但是采用Vivaldi天线形式，如果要获得较高的增益，就必须增大辐射口径，这势必增大天线的体积。而车厢空间是有限的，需要天线的体积越来越小，以便于安装。
[0005]在电磁波辐射方向添加高介电常数的介质作为引向器，是提高Vivaldi天线增益的有效手段，但是高介电常数的引向器介质损耗大，会引起电磁波不必要的损耗，并且这样的天线需要采用两种不同介电常数的材料来制造，加工复杂，成本较高。
【发明内容】
[0006]本发明是针对上述问题进行的，目的在于提供一种高增益、小型化的宽频带Vivaldi天线以及天线装置。
[0007]本发明为实现上述目的，采用了以下的技术方案:
[0008]〈结构一〉
[0009]本发明提供一种Vivaldi天线，其特征在于，包括:介质板，一面具有金属层作为上表面；渐变槽线，设置在介质板的上表面上，呈喇叭形开口 ；馈电单元，设置在介质板上，对渐变槽线进行馈电；至少两个栅栏，设置在渐变槽线两侧，用于让电流向槽线集中；以及至少一个引向振子，固定在渐变槽线的开口侧，引导电磁波向着指定福射方向进行传输，其中，引向振子的长度不大于渐变槽线的开口宽度的三分之一。
[0010]进一步，本发明所涉及的Vivaldi天线，还可以具有这样的特征:其中，栅栏为偶数个，按照特定间隔对向设置在渐变槽线两侧，位于同一侧的栅栏按照一定间距排列。
[0011]另外，本发明所涉及的Vivaldi天线，还可以具有这样的特征:其中，引向振子为至少两个，且沿着指定辐射方向按照预定间隔排列。
[0012]另外，本发明所涉及的Vivaldi天线，还可以具有这样的特征:其中，介质板的介电常数为4.4。
[0013]另外，本发明所涉及的Vivaldi天线，还可以具有这样的特征:引向振子的长度不大于渐变槽线的开口宽度的五分之一。
[0014]另外，本发明所涉及的Vivaldi天线，还可以具有这样的特征:其中，馈电单元包括:微带传输线，设置在介质板的下表面上，用于传输电流；金属化孔，贯穿介质板，将微带传输线与上表面相连；Y形槽线，位于介质板的上表面的一端中部；圆形槽线，与Υ形槽线相连。
[0015]〈结构二〉
[0016]本发明还提供一种Vivaldi天线装置，其特征在于，包括:上述任一项所述的Vivaldi天线；和用于防护该Vivaldi天线的天线罩。
[0017]发明的作用与效果
[0018]根据本发明所涉及的Vivaldi天线，因为在渐变槽线的两侧设置栅栏，改变了金属层上的电流分布，使电流集中于渐变槽线，电磁波的辐射强度增大，从而使天线的增益提高；同时，在渐变槽线的开口侧设置引向振子，引导电磁波的辐射，使天线的增益进一步提高，因此该Vivaldi天线可以在保证宽频带并且保持天线小型化的同时有效提高天线的增.、'.Mo
[0019]另外，在栅栏和引向振子的边缘会在缝隙辐射的作用下产生寄生电流，所有寄生电流合成的电场不仅可以增强辐射缝隙前向辐射能力，而且可以抵消部分由于接地面引起的交叉极化电场分量，提高天线抗极化扭曲的能力，从而提高极化纯度。
【附图说明】
[0020]图1(a)是Vivaldi天线上表面的结构示意图，图1(b)是Vivaldi天线下表面的结构示意图；
[0021]图2是Vivaldi天线上表面的局部放大图；
[0022]图3是栅栏和引向振子的分布示意图；
[0023]图4是Vivaldi天线的原理示意图；
[0024]图5是Vivaldi天线装置的外部结构示意图；以及
[0025]图6是Vivaldi天线装置的部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图，对本发明所涉及的Vivaldi天线以及Vivaldi天线装置作详细阐述。
[0027]<实施例一 >
[0028]图1(a)是Vivaldi天线上表面的结构示意图，图1(b)是Vivaldi天线下表面的结构示意图。
[0029]如图1所示,Vivaldi天线100包括介质板101、渐变槽线102、馈电单元103、八个栅栏104以及三个引向振子105。
[0030]如图1(a)所示，在本实施例中，介质板101的尺寸是136mmX63.9mmXlmm，介电常数为4.4，在本实施例中，为了便于安装，将介质板101的上下三个角部裁成切角，切角的尺寸仅与安装单元的尺寸相关。
[0031]介质板101的上表面具有金属层106,用于传导电流,在本实施例中，金属层106是粘贴在介质板101上的铜薄片，金属层106的长度是98mm。
[0032]渐变槽线102设置在介质板101的上表面，按照指数渐变，呈喇叭形开口，它包括左、右两根对称设置的指数线。这两根指数线的参数方程都是:y = 1.04eao392z-0.89。
[0033]如图1所示，馈电单元103用于对渐变槽线102馈电和阻抗匹配。馈电单元103包括微带传输线107、金属化孔108、Y形槽线109以及圆形槽线110。微带传输线107固定在介质板101的下表面，用于传输电流，微带传输线107与金属层106的材料相同。金属化孔108贯穿介质板101，用于连接微带传输线107和金属层106，将微带传输线传输的电流传导至金属层106上。Υ形槽线109设置在介质板101上表面下端的中部，它的底端与渐变槽线102相连。圆形槽线110与Υ形槽线109的右端相连。
[0034]图2是Vivaldi天线上表面的局部放大图。
[0035]如图2所示，Y形槽线109包括三个矩形槽线111，每个矩形槽线111的尺寸都为3.5mmX0.3mm。其中一个矩形槽线111与渐变槽线102相连，另一个与圆形槽线110相连，圆形槽线110的直径为4_。
[0036]如图1所示，在Vivaldi天线100中，栅栏104被设置在金属层106的渐变槽线102的两侧。在本实施例中，八个栅栏104被分成左右两组，关于介质板101的纵向中心线对称设置在渐变槽线102的两侧，并按照一定间隔对向设置，位于同一侧的四个栅栏104是按照一定的间距排列。每个栅栏104都向金属层106的外侧开口。
[0037]图3是栅栏和引向振子的分布示意图。
[0038]如图3所示，在本实施例中，位于渐变槽线102同一侧的四个栅栏104从渐变槽线102的起始端向开口端排列，四个栅栏104的尺寸依次为20.3mmX5mm> 17.33mmX5mm>10.33mmX 5mm>7.33mmX 5mm ;相邻两个極栏104的间距依次为15mm、15mm和10mm,位于渐变槽线102起始端的栅栏104与介质板101的边缘的间距为27mm。两个对向的栅栏104之间的间隔从左往右依次为:23.3mm、29.24mm、43.24mm和49.24mm。
[0039]如图1、3所示，引向振子105被固定在介质板101上，位于渐变槽线102的开口侧，用于引导电磁波向如图3所示的辐射方向进行传输。在