非弯曲宽带高增益对跖Vivaldi天线的制作方法

本发明涉及无线电技术领域，是一种非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线。

二、

背景技术：

vivaldi天线可以取代许多窄带天线。因此，它已被广泛使用，特别是在生命探测和探地雷达领域。然而，它们中的大多数在整个工作频段都无法实现稳定的增益。鉴于许多vivaldi天线无法在较低频段获得更高的增益，本发明设计了一种新颖的vivaldi天线结构，它具有在较低频段获得更高增益的优势，从而扩展了应用范围。

三、

技术实现要素：

本发明针对现有技术不足提供了一种非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线，为了解决许多vivaldi天线无法在较低频段获得更高的增益的问题，提供了以下技术方案：

一种非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线，其特征是：包括介电基板、一对天线主干3和八个支干4；

所述的一对相互对称的天线主干3以介电基板底边中线为对称轴分别对称印刷在介电基板水平面的正面1和背面2，在天线主干3上带有躯干条纹，在天线主干3下方的末端处有输入端口，在所述介电基板正面1和背面2的天线主干3上均有并联平行的四个支干4，所述四个支干4末端由天线主干3斜向上向介电基板水平正面1和背面2侧竖直面延伸，所述四个支干4的延伸长度由上到下一次递减，正面1和背面2的天线主干3上各有的四个支干4相互对称。

优选地，所述的介电基板的介电常数为4.9，厚度为1.2mm，宽度为162.8mm。

优选地，所述的天线主干3与介电基板的夹角theta2为78度，天线主干3上的最下端的支干4与介电基板的夹角theta1为42度。

优选地，所述的天线主干3的宽度为7.5mm，支干4的宽度为16mm，相邻的两个支干4间的垂直距离为10mm，天线主干3最顶端的支干4的最高点距介电基板为153.53mm，正面1和背面2的天线主干3底端到介电基板水平正面1和背面2竖直面底端距离为75mm。

优选地，所述的天线主干3的主干相位分布逐渐由0到360度，与行波一致，天线主干3上的4个支干4的电流分布是驻波型，从第一个到第四个的相位依次滞后，形成定向辐射。

优选地，当所述非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线的驻波比小于2时，所述非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线阻抗带宽为2.2ghz-5.8ghz，稳定增益为9.37-12.6dbi。

优选地，所述非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线的辐射效率在全频带下为74.7％至94.1％。

优选地，所述天线主干3下方末端的输入端口的阻抗为50ω。

四、附图说明

图1是非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线的结构图。

图2是非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线驻波比仿真结果图。

图3是非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线增益仿真结果。

图4是非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线归一化方向仿真结果图。

五、具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。

本发明，一种非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线的结构图如附图1所示，包括有介电基板、一对天线主干3和八个支干4。一对相互对称的天线主干3以介电基板底边中线为对称轴分别对称印刷在介电基板水平面的正面1和背面2，在天线主干3上带有躯干条纹。介电基板的厚度为1.2mm，介电常数为4.9，宽度为162.8mm。在正面1和反面2的天线主干3上各有四个支干4并联，四个支干4末端由天线主干3斜向上向介电基板水平正面1和背面2侧竖直面延伸，支干4的长度由下到上一次递减，正面1和背面2天线主干3上各有的四个支干4相互对称。天线主干3与水平介电基板的夹角theta2为78度，天线主干3上的最下端的支干4与介电基板的夹角theta1为42度。

在非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线的主干上，输入端口的阻抗为50ω，在所述天线的支干4上，电流的分布是驻波式的，支干4上从第一个相位到第四个相位依次滞后，可以形成定向辐射，产生更高的增益。

一种非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线主干3的宽度为7.5mm，支干4的宽度为16mm，相邻的两支4干间的垂直距离为10mm，天线主干3最顶端的支干4的最高点距介电基板为153.53mm，正面1和背面2的天线主干3底端到介电基板水平正面1和背面2竖直面底端距离为75mm。

在全频带情况下，非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线的辐射效率为74.7％至94.1％。

以2.3ghz的较低频率为例进行分析，非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线主干3的相位分布逐渐从0变为360°，与行波一致。非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线主干3上的每个支干4上有两个电流峰值，天线主干3上有四个支干4并联，每个支干4可看做一个全波阵子，而全波阵子的输入阻抗为200欧姆，四个全波阵子并联为50欧姆，因此在非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线主干3下方的末端处输入端口的阻抗为50ω。在所述天线的支干4上，电流的分布是驻波式的，4个支干4上从第一个相位到第四个相位依次滞后，可以形成定向辐射，产生更高的增益。70度的最大半功率波瓣宽度显示出良好的方向性。

利用cst软件对非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线建模，得到如图2所示的对非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线驻波比模拟图和如图3所示的非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线增益仿真结果，当非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线的驻波比小于2时，所述非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线的阻抗带宽为2.2ghz-5.8ghz，其稳定增益为9.37-12.6dbi。

非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线归一化方向仿真结果图如图4所示，图4中模拟了非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线的辐射方向图，可以看出非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线中每个频点的方向图的最大辐射方向基本相同。

以上所述仅是非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线的优选实施方式，非弯曲宽带高增益对跖vivaldi天线的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明是一种非弯曲宽带高增益对跖Vivaldi天线，包括介电基板、一对天线主干3和八个支干4。天线主干3以介电基板底边中线为对称轴分别对称印刷在介电基板水平面的正面1和背面2，在正面1和反面2的天线主干3上各有四个支干4并联，正面1和背面2天线主干3上的四个支干4相互对称。通过CST仿真软件模拟本发明，当本发明的驻波比小于2时，本发明的阻抗带宽为2.2GHz‑5.8GHz，稳定增益为9.37‑12.6dBi。在全频带下，本发明的辐射效率为74.7％至94.1％。本发明通过一对主干分支形状线性辐射器的新颖结构在整个工作频段内实现稳定的高增益，从而扩展了应用范围。

技术研发人员：张雨薇;林澍;余尚;亚历山大.杰尼索夫
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2018.09.10
技术公布日：2019.01.11