[发明专利]一种在低频处实现低回波损耗、高增益的Vivaldi天线

说明书

本发明公开一种在低频处实现低回波损耗、高增益的Vivaldi天线，其特征在于，在CAVA外侧加载指数渐变槽，EGSA天线，包括介质基板、金属辐射片、微带巴伦、椭圆槽线和指数渐变槽，金属辐射片分别固定在介质基板顶面与底面，阻抗匹配微带巴伦由线性渐变微带线与开有椭圆槽线金属贴片构成。采用在金属辐射片外侧加载指数渐变槽结构(EGS)，EGSA在S₁₁<‑10dB的工作带宽增加为CAVA的185％，EGS结构有效地改善了低频段的回波损耗。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种在低频处实现低回波损耗、高增益的Vivaldi天线。

背景技术

随着通信技术的发展，宽频带、高增益、良好的定向性的天线愈发受到关注。Vivaldi天线，即指数锥削槽天线，是Gibson于1979年提出的一种端射的渐变槽线天线，其电流集中分布在呈指数规律变化的槽线附近，不同宽度的槽线对应辐射不同频率的电磁波。理论上，这种天线可以实现很宽的工作带宽。此外，Vivaldi天线还具有高增益和良好的端射性能。因而被广泛地应用于通信和电子对抗系统。

对于传统的对拓Vivaldi天线，虽然天线窄端辐射高频的电磁波，窄端处导行区小电磁波易被辐射被辐射，反射较少；但天线宽端辐射低频电磁波，其部分能量被天线末端反射，导致低频处的回波损耗不满足-10dB以下。现有技术难以改善Vivaldi天线在低频处的回波损耗与增益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，Vivaldi天线难以在低频处实现较低的回波损耗，尤其在较低频段表现不佳。

本发明提出一种针对常规对拓Vivaldi天线(Conventional antipodal Vivaldiantenna，简称CAVA)。在不增大平面尺寸的前提下，改善低频处的辐射特性参数。

本发明所采用的技术方案是：一种改善对拓Vivaldi天线低频辐射特性的方法。在CAVA外侧加载指数渐变槽(Exponential gradient slot，简称EGS)，该槽结构采用指数渐变曲线能平滑的约束表面波，进而达到向低频处拓宽频段。EGSA天线，包括介质基板、金属辐射片、微带巴伦、椭圆槽线和指数渐变槽(EGS)。金属辐射片分别固定在介质基板顶面与底面，阻抗匹配微带巴伦由线性渐变微带线与开有椭圆槽线金属贴片构成。金属辐射片上开有喇叭状开口的关于其水平中心轴线对称的指数渐变槽线，金属辐射片外侧壁开设波纹状的的指数渐变槽。

有益效果

本发明具有如下有益效果：

(1)采用在金属辐射片外侧加载指数渐变槽结构(EGS)，EGSA在S₁₁<-10dB的工作带宽增加为CAVA的185％，EGS结构有效地改善了低频段的回波损耗。

(2)EGS结构的加载提高了天线在低频段的辐射增益，约束全频段的电场偏移，减小了副波瓣，增强了辐射稳定性。

(3)结构简单，成本低，便于大规模加工生产，适用于特高频检测、通信和电子对抗系统。

附图说明

图1为本发明的常规对拓Vivaldi天线(CAVA)结构示意图。

图2为本发明的指数渐变槽Vivaldi天线(EGSA)结构示意图。

图3为CAVA与EGSA的回波损耗仿真结果对比图。

图4为CAVA与EGSA的增益仿真结果对比图。

图5为CAVA与EGSA在频率为1.5，2，2.5,3GHz的E面与H面的辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。