[发明专利]一种高增益Vivaldi圆极化天线

说明书

本发明公开了一种高增益Vivaldi圆极化天线，包括金属板底座；四面相同的开槽介质板，开槽介质板外侧壁具有金属层，开槽介质板开有轴对称渐变槽线,槽线按指数形渐变呈喇叭形开口，槽线末端开有正方形槽线谐振腔；馈电单元，馈电端口设置在每块介质板下表面上，通过微带线对介质板进行分别馈电；渐变槽线两侧开有栅栏，用于将电流向槽线集中；开槽介质板正上方置有一个半球形介质透镜,引导电磁波向指定方向辐射提高天线增益。本发明天线工作频段为5.0GHz~5.9GHz，在工作频带内具有稳定的天线增益，方向性良好，能有效发射和接收高频信号。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种高增益Vivaldi圆极化天线。

技术背景

Vivaldi天线是一种非周期、渐变、端射行波天线，由P.J.Gibson在1979年提出，对于某个特定的工作频率，整个天线结构中，只有槽线宽度与波长接近的区域才能向空间形成有效的辐射，当工作频率发生变化，则辐射的区域也相应变化，且辐射区域槽线的宽度与辐射的波长成比例。Vivaldi天线一般由微带、带状线或者同轴等传输线形式将能量引入，通过电磁耦合或介质耦合方式，使能量在馈电传输线与辐射槽线间进行转换，电磁波通过槽线向自由空间辐射。

Vivaldi天线由于其特定的渐变槽线结构，使其能够拥有很宽的阻抗带宽，除此之外Vivaldi天线副瓣低、增益适中，且为微带结构，具有尺寸小、成本低、结构简单易于加工的特点。

文献“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”研究了在渐变槽线边缘开矩形槽对天线性能的影响，这种处理形成了纹波边缘结构，实验证明，对渐变开槽天线边缘处理越充分，渐变开槽天线的低频匹配和辐射性能越好。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高增益Vivaldi圆极化天线，使得电磁波辐射强度增大，从而使天线增益提高。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高增益Vivaldi圆极化天线，包括半球形介质透镜、金属板底座、四块开槽介质板和四个馈电单元，四块开槽介质板间隔呈矩形设置，其底面固定在金属板底座，每块开槽介质板上接有一个馈电单元，半球形介质透镜通过支架固定在四块开槽介质板的顶面正上方，引导电磁波向指定方向辐射提高天线增益。

所述开槽介质板外壁面涂覆金属层，开槽介质板上开有关于其中心轴线对称的渐变槽线，渐变槽线按指数形渐变呈喇叭形向上开口，渐变槽线底端开有与其相通的正方形槽线谐振腔；渐变槽线两侧分别开有若干个栅栏，用于将电流向渐变槽线集中。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本发明高增益Vivaldi圆极化天线工作频带为5.0GHz-5.9GHz，在频带内天线增益能达到17dB，驻波小于2。

(2)由于采用4块开槽介质板与传统的Vivaldi天线相比，形成了圆极化。

(3)因为在渐变槽线两侧开栅栏，使金属层上的电流分布集中于渐变槽线，电磁波辐射强度增大，从而使天线增益提高。

(4)在渐变槽线前端放置了半球形介质透镜，改善槽线口径内或槽线口径外侧附近的电场波前分布,改变天线在不同频率下的辐射阻抗，提高天线的辐射效率，在不改变天线驻波的情况下，进一步提高了天线增益。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明的局部结构示意图。

图3为本发明高增益Vivaldi圆极化天线的方向图。