[发明专利]一种用于放电检测的宽带小型化Vivaldi天线

说明书

本发明公开了一种用于放电检测的宽带小型化Vivaldi天线，涉及天线技术领域，包括第一辐射贴片天线和第二辐射贴片天线；第一辐射贴片天线设有第一渐变缝隙；第二辐射贴片天线设有第二渐变缝隙；第一辐射贴片天线和第二辐射贴片天线的结构相同，对称设置在介质板的正面，并通过第一加载电阻电连接。该Vivaldi天线通过对其结构的有效改进，具有宽频带且小型化的特点，并且结构简单，制作成本低，还设有介质透镜，使天线在宽频带内辐射性能更加稳定。本发明为设计宽频带、小型化、高增益的天线提供了综合性思路。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种用于放电检测的宽带小型化Vivaldi天线。

背景技术

高压电气设备的非正放电严重威胁着高速动车组的行车安全。作为基于空间电磁辐射信号的放电检测技术的传感器，对天线的主要需求为小型化、宽频带和高增益。目前国内外对该领域天线传感器已有部分研究，但是仍未能同时满足小型化、宽频带和高增益的性能需求。

用于检测低频段空间电磁辐射信号的天线传感器主要有双锥天线和对数周期天线等，但是该类检测天线尺寸巨大，不适合安装于高速动车组的车体，无法进行在线监测。对于检测高频段空间电磁辐射信号的天线传感器研究，存在着频带规划混乱且频带相对较窄的缺点，不具备同时检测高低频段的能力。在较宽频带内，天线传感器需要保证增益和辐射方向的稳定性，同时部分天线为了满足较高增益性能，未能对天线进行小型化设计。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种用于放电检测的宽带小型化Vivaldi天线解决了现有用于检测低频段空间电磁辐射信号的天线传感器无法兼顾宽频带、小型化和高增益特性的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于放电检测的宽带小型化Vivaldi天线，包括：第一辐射贴片天线和第二辐射贴片天线；

所述第一辐射贴片天线设有第一渐变缝隙；所述第二辐射贴片天线设有第二渐变缝隙；

所述第一辐射贴片天线和第二辐射贴片天线的结构相同，对称设置在介质板的一表面，并通过第一加载电阻电连接。

本发明的有益效果为：使用两个设有渐变缝隙的辐射贴片天线组成Vivaldi天线，具有宽频带、小型化和高增益的特点。

进一步地，所述第一辐射贴片天线和第二辐射贴片天线均设有指数型曲线边；所述第一渐变缝隙设置在第一辐射贴片天线的指数型曲线边的对侧；所述第二渐变缝隙设置在第二辐射贴片天线的指数型曲线边的对侧。

上述进一步方案的有益效果为：第一辐射贴片天线和第二辐射贴片天线的边缘都符合指数渐变线函数，该结构对天线所辐射的电磁波起到引向作用。

进一步地，所述第一渐变缝隙和第二渐变缝隙均包括N条长度渐变的斜槽线。

上述进一步方案的有益效果为：通过在第一和第二辐射贴片天线表面进行开缝，改变了电流在辐射贴片上的分布，延长了电流的流动路径，相当于增加了天线的等效电长度，可在相同物理尺寸的条件下，可减小最低工作频率或者增大最大工作波长，即实现小型化。

进一步地，所述介质板的另一表面设有馈电线；所述馈电线的宽度渐变，其末端连接SMA转换接口，其始端通过穿过介质板的圆柱形金属短路引脚与第一辐射贴片天线电连接。

上述进一步方案的有益效果为：通过渐变结构的微带线进行馈电，目的在于阻抗变换，使天线在整个频带内的阻抗变化平缓，改善整个频带内的驻波比，实现在宽频带范围内的阻抗匹配。

进一步地，所述第一辐射贴片天线的上方设有第一梯形寄生金属贴片，所述第一梯形寄生金属贴片通过第二加载电阻与第一辐射贴片天线电连接；所述第二辐射贴片天线的上方设有第二梯形寄生金属贴片，所述第二梯形寄生金属贴片通过第三加载电阻与第二辐射贴片天线电连接。