一种双线极化超宽带紧凑型天线的制作方法

本发明属于微带天线技术领域，具体是一种双线极化超宽带紧凑型天线。

背景技术：

随着通信技术以及电子对抗技术的发展，对天线各方面指标的要求越来越苛刻，特别是对频带的宽带化、天线整体结构的小型化，要求越来越高。拓展天线带宽，缩减天线尺寸，频率向更低频发展是未来一个趋势。vivaldi天线具有超宽带、交叉极化低、尺寸小、方向图稳定、平面结构且易于加工制作等优点，但是vivaldi天线的带宽受到两个因素的限制，低频截止频率主要受到天线宽度的限制，通常天线槽线的开口宽度等于低频波长的一半。高频截止频率受微带天线转槽线的转换结构限制。但是，采用异面vivaldi天线即对踵vivaldi天线可以提高高频截止频率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单、加工方便、性能优良的双线极化超宽带紧凑型天线，能够采用印刷电路技术进行批量生产。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种双线极化超宽带紧凑型天线，其特征在于：两个相同的对踵vivaldi天线a、b成90°直角按t型摆放且相距5mm，对踵vivaldi天线为单层介质结构a3，介质层两侧有金属贴片a1、a2，两金属贴片关于主辐射方向呈旋转对称；金属贴片a1、a2包括平行双线段、开有y型渐变缝隙的辐射贴片a11和a21、贴片电阻a13和a23、寄生贴片a12和a22；介质层a3两侧顶部分别加载寄生贴片a12和a22，两寄生贴片均开有四条矩形缝隙；辐射贴片a11和a21末端分别加载有电阻a13和a23，电阻a13和a23另一端分别连接寄生贴片a12和a22；两个相同的对踵vivaldi天线a、b以等幅同相馈电垂直放置，以实现双线极化。

本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）采用对踵vivaldi天线，将传统的巴伦结构改为平行双线直接传输，结构简单，通过电阻加载和开y型渐变缝隙的方法实现小型化，其整体宽度仅为低频对应的空气波长的0.21倍；（2）阻抗带宽达到22.5个倍频，实现了超宽带；（3）平行双线的传输结构保证其方向图对称且稳定，3db波束宽度在工作频带内均在60°以上，且在此波束宽度内，1-18ghz频段最大辐射方向增益均大于0db，交叉极化低；（4）按t型90°直角放置且相距5mm，实现了隔离度很好的双线极化要求；（5）类微带线结构使其适用于运用印刷电路技术进行批量生产。

附图说明

图1为本发明双线极化超宽带紧凑型天线的结构图。

图2为本发明的对踵vivaldi天线。

图3为本发明的对踵vivaldi天线的正视图。

图4为本发明的对踵vivaldi天线的后视图。

图5是本发明双线极化超宽带紧凑型天线的驻波比vswr结果图。

图6是本发明双线极化超宽带紧凑型天线的最大增益结果图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

结合图1，本发明是一种0.8ghz-18ghz双线极化超宽带紧凑型天线，包括两部分，如图1所示，分别为两个按照t型成90°直角摆放的相同的对踵vivaldi天线a和b。其尺寸设计为。

其中对踵vivaldi天线为单层介质结构a3，介质层两侧有金属层a1、a2，如图（2）所示，由平行双线和指数渐变段组成且加载电阻与寄生贴片，开有y型缝隙，这种异面vivaldi天线介质层两侧完全对称，其正视图和后视图如图（3）、（4）所示。金属层分为四个小部分，分别是用于传输作用的平行双线段；起辐射作用的指数渐变段，其上开有y型渐变缝隙，即为辐射贴片金属层a11和a21；介质层a3两侧顶部加载的寄生贴片a12和a22，两寄生贴片均开有四条矩形缝隙；在辐射贴片a11和a21末端加载贴片电阻a13和a23，电阻另一端连接寄生贴片a12和a22。两个相同的对踵vivaldi天线以等幅同相馈电且相距5mm垂直放置，以实现双线极化。

作为一种优选方案，所述介质层a1为介电常数6.15的rogersro3006，厚度0.508mm。

作为一种优选方案，所述金属贴片a1和a2的传输段为平行双线，其长度为20mm。

作为一种优选方案，所述辐射贴片a11和a21分别开有对称的y型渐变缝隙，缝隙宽度为1mm。

作为一种优选方案，所述加载电阻a13和a23分别为100欧姆。

实施例1

结合图1本发明0.8-18ghz双线极化超宽带紧凑型天线的结构，设计了一个0.8-18ghz双线极化对踵vivaldi天线：频段范围为0.8-18ghz；在该频段内vswr<2.5，最大辐射方向增益大于-3.5db。对踵vivaldi天线介质层a3为介电常数6.15的rogersro3006，厚度0.508mm。

图5是本发明双线极化超宽带紧凑型天线的驻波比vswr结果图。天线工作的频段范围0.8-18ghz内，驻波比vswr<2.5，满足设计指标。

图6是本发明双线极化超宽带紧凑型天线的最大增益结果图。天线工作的频段范围0.8-18ghz内，天线的最大增益一直指向缝隙开口方向，最大辐射方向增益大于-3.5db。

表1是本发明双线极化超宽带紧凑型天线的各频点方向图及其交叉极化电平。天线工作的频段范围0.8-18ghz内，交叉极化电平在3db波束宽度以内均至少大于15db，满足设计指标要求。表1分别为在0.8ghz、1ghz、3ghz、5ghz、7ghz、10ghz、14ghz、18ghz频点处，theta范围为从0到360°，phi=0°和phi=90°两个切面的交叉极化方向图。

表1各频点方向图

综上所述，本发明0.8-18ghz双线极化超宽带紧凑型天线，采用对踵vivaldi天线结构，两个成直角按t型摆放且相距5mm的对踵vivaldi天线给以等幅同相馈电，实现了双线极化；加载电阻和寄生贴片，并在寄生贴片上开矩形缝隙和在辐射贴片上开渐变的y型缝隙，最终向低频拓展了带宽，实现了超宽带和小型化；平行双线的传输结构使得天线方向图稳定；适用于运用印刷电路技术进行批量生产；可以实现双线极化、超宽频带、小型化的特性。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种双线极化超宽带紧凑型天线。包括：两个相同的对踵Vivaldi天线呈T型90°直角摆放，对踵Vivaldi天线为单层介质结构，介质层两侧有金属板。具体为：1）开Y型渐变缝隙的辐射贴片，位于单层介质层两侧，由起辐射作用的指数渐变段组成；2）贴片电阻，连接在辐射贴片末端，另一端与寄生贴片相连，位于单层介质两侧。3）寄生贴片，上面加载四条相互平行的矩形缝隙，位于单层介质层两侧；4）馈电传输段，采用平行双线结构，有别于传统的巴伦结构。本发明可以实现紧凑型超宽带、双线极化的特性，且具有结构简单、加工方便的优点，能够采用印刷电路技术进行批量生产。

技术研发人员：陈如山;凌玲;樊振宏;李兆龙
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2017.11.10
技术公布日：2019.05.17