一種vivaldi天線的制作方法
【專利摘要】本公開提供了一種VIVALDI天線。該天線包括第一臂；第二臂，其中所述第一臂和所述第二臂在它們的底部通過諧振環進行連接；以及同軸電纜，所述同軸電纜的內導體與所述第一臂相連接，且所述同軸電纜的外導體與所述第二臂相連接。
【專利說明】
—種VIVALDI天線
技術領域
[0001]本公開涉及天線，尤其涉及VIVALDI天線。
【背景技術】
[0002]天線在低頻段工作時，有很多情況是需要寬角掃描的，這就要求在天線掃描的過程中天線的增益下降不能過快，因此就要使天線具有寬頻帶的特性。
[0003]VIVALDI天線即是一種寬頻帶天線。然而，現有的設計大多數采用的是微帶線的結構方式;而且對于米波波段而言，天線陣面整體密封風阻大，實施起來比較困難，所以需要暴露在空氣使用中的VIVALDI天線自身需要有良好的密封防水性能。此外，例如，天線陣在波束掃描進行信號探測時，單元的尺寸應盡量做小，否則組成天線陣后單元與單元之間互耦會很大，最終影響天線陣波束掃描性能，嚴重時會導致天線陣無法使用。因此，在低頻段(例如，米波)應用時，VIVALDI天線尺寸過大，還存在著防腐蝕和減重問題。
[0004]本公開針對但不限于上述諸多因素進行了改進。
【實用新型內容】
[0005]以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。
[0006]本公開提供了一種VIVALDI天線。該天線包括第一臂；第二臂，其中所述第一臂和所述第二臂在它們的底部通過諧振環進行連接；以及同軸電纜，所述同軸電纜的內導體與所述第一臂相連接，且所述同軸電纜的外導體與所述第二臂相連接。
[0007]根據本公開的一實施例，所述VIVALDI天線的所述第一臂、所述第二臂以及所述諧振環是全金屬結構的。
[0008]根據本公開的另一實施例，所述同軸電纜貫穿所述第二臂、經過所述第一臂和所述第二臂之間的間隔、到達所述第一臂，以使其內導體與所述第一臂相連接。
[0009]根據本公開的又一實施例，所述第一臂、所述第二臂以及所述諧振環是一體成型的。
[0010]根據本公開的又一實施例，所述第一臂和所述第二臂是彼此軸對稱的。
[0011]根據本公開的又一實施例，所述第一臂、所述第二臂上存在通孔。
[0012]根據本公開的又一實施例，所述通孔是多個通孔。在一實施例中，所述多個通孔是按維持所述第一臂、所述第二臂的整體結構強度的方式來在所述第一臂、所述第二臂上制作的。
[0013]根據本公開的又一實施例，所述同軸電纜在所述第二臂上的通孔處貫穿所述第二臂、經過所述第一臂和所述第二臂之間的間隔、到達所述第一臂，以使其內導體與所述第一臂相連接。
[0014]根據本公開的又一實施例，所述諧振環的周長是取決于所需天線的性能計算得到的。
[0015]根據本公開的又一實施例，其特征在于，所述諧振環的形狀為矩形。
[0016]根據本公開的又一實施例，所述第一臂、所述第二臂的輪廓、厚度、尺寸是取決于所需天線的性能計算得到的。
[0017]根據本公開的又一實施例，所述第一臂、所述第二臂以及所述諧振環的材料為銅。
【附圖說明】
[0018]在結合以下附圖閱讀本公開的實施例的詳細描述之后，能夠更好地理解本實用新型的上述特征和優點。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類似的相關特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標記。
[0019]圖1是現有技術的VIVALDI天線的示意圖；
[0020]圖2是根據本公開的一實施例的示例VIVALDI天線的三維透視示意圖；
[0021 ]圖3是根據本公開的另一實施例的示例VIVALDI天線的三維透視示意圖；
[0022]圖4是根據本公開的又一實施例的示例VIVALDI天線的示意圖；以及
[0023]圖5示意性地示出了根據本公開的一實施例的示例VIVALDI天線的、相對帶寬在電壓駐波比小于等于1.7的條件下的仿真結果。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作詳細描述。注意，以下結合附圖和具體實施例描述的諸方面僅是示例性的，而不應被理解為對本實用新型的保護范圍進行任何限制。
[0025]圖1是現有技術的VIVALDI天線100的示意圖。
[0026]如圖所示，常規VIVALDI天線100是介質基板雙面印刷天線。介質基板正面是帶指數漸變槽線、等寬度槽線以及圓形諧振腔的金屬層101;背面為微帶饋線和扇形微帶短截線組成的饋電結構102，如圖1中的虛線部分所示。從圖1中可以看到，傳統VIVALDI天線是使用介質板103和微帶線組合102進行饋電設計，需要附加的密封防水材料來對該天線進行密封并且難以制造。此外，本領域技術人員還可以明白，現有技術中采用的這一介質板在低頻帶應用時尺寸過大，從而導致重量、風阻都很大且防腐蝕性差。
[0027]圖2是根據本公開的一實施例的示例VIVALDI天線200的三維透視示意圖。
[0028]如圖2所示，天線200包括第一臂201、第二臂202以及同軸電纜203。在一示例中，第一臂201和第二臂202在它們的底部通過諧振環204進行連接。根據本公開的一實施例，同軸電纜203的內導體與第一臂201相連接，且同軸電纜203的外導體與第二臂202相連接。
[0029]從圖2可以看到，在該實施例中，同軸電纜203貫穿第二臂202、經過第一臂201和第二臂202之間的間隔、到達第一臂201，以使其內導體與第一臂201相連接。本領域技術人員可以明白，同軸電纜203的內導體和外導體可以通過各種方式分別連接到天線200的第一臂201和第二臂202。例如，在一實施例中，同軸電纜的內導體進入第一臂201而沒有貫穿第一臂201。另外，在一實施例中，可以采用法蘭在同軸電纜203貫穿第二臂202的出入口處將同軸電纜203固定到第二臂202(這一示例可以在以下圖4中更清楚地看到)。或者，可以通過焊接、卡扣、粘合等等各種其他方式來作出連接。
[0030]根據本公開的一實施例，代替現有技術的雙面印刷的介質基板，天線200的第一臂201、第二臂202以及諧振環204是全金屬結構的。本領域技術人員可以明白，第一臂201、第二臂202以及諧振環204可以是任何合適的金屬，例如銅、鋁、各種合金，等等。
[0031]根據本公開的又一實施例，天線200的第一臂201、第二臂202以及諧振環204是一體成型的。例如，第一臂201、第二臂202以及諧振環204可被一體澆鑄、塑造、或從金屬板上剪出，等等。如此，天線200制造起來非常方便并且結構可靠。
[0032]根據本公開的又一實施例，天線200的諧振環204的周長是取決于所需天線的性能計算得到的。在一示例中，在確定了諧振環204的周長之后，諧振環204的形狀可以是任意環形，如圓環、不規則環形、矩形、正方形，等等。根據本公開的又一實施例，諧振環204的形狀為矩形以便于安裝。
[0033]在本公開的又一實施例中，如本領域技術人員可明白的，天線200的第一臂201和第二臂202的輪廓、厚度、尺寸、它們之間的間隔205等等是取決于所需天線的性能計算得到的。
[0034]在一實施例中，天線200的工作原理為射頻能量經同軸電纜203的輸入端口饋到天線200的第一臂201，經底部諧振環204將能量傳遞給天線200的第二臂202，由于諧振環204的作用，天線200產生諧振，能量經天線200的指數漸變間隔205輻射到自由空間。
[0035]圖3是根據本公開的另一實施例的示例VIVALDI天線300的三維透視示意圖。根據本公開的一實施例，天線300的第一臂301、第二臂302以及諧振環304是全金屬結構的。與圖2所示的天線200不同，如圖3所示，為減輕天線的重量、風阻，天線300的第一臂301和第二臂302上分別存在通孔305和306。本領域技術人員可以明白，雖然圖3示出了通孔305、306是圓形通孔，但通孔305、306可以是任意形狀，例如矩形、橢圓形、六邊形、不規則形狀，等等。
[0036]另外，從圖3可以看到，在該實施例中，同軸電纜303在遠離通孔306的位置處貫穿第二臂302、經過第一臂301和第二臂302之間的間隔、到達第一臂301，以使其內導體與第一臂301相連接。然而，本領域技術人員可以明白，同軸電纜303貫穿第二臂302的位置可以是任何合適的位置(其另一示例在圖4中示出)。
[0037]圖4是根據本公開的又一實施例的示例VIVALDI天線400的示意圖。
[0038]根據本公開的一實施例，天線400的第一臂401、第二臂402以及諧振環404是全金屬結構的。如圖4所示，天線400的第一臂401和402包括多個通孔并且因而是網狀結構。在一示例中，該多個通孔是按維持第一臂401、第二臂402的整體結構強度的方式來在第一臂401、第二臂402上制作的。例如，如圖4所示，臂401、402中存在較寬大的橫向結構405、406和豎向結構407、408以及較寬大的輪廓，使得這兩個臂的整體結構強度得到保持，更加穩定。然而，本領域技術人員可以明白，這并非是必需的。
[0039]此外，本領域技術人員可以明白，盡管圖4中的通孔被示為由水平和豎直金屬結構構成的多邊形，這些通孔也可以是任何其他形狀，如圓形、不規則形狀，等等。如此，通過在天線400的兩臂上制作多個通孔，可大大減輕天線的重量，同時有效地降低天線的風阻。
[0040]另外，在一實施例中，同軸電纜403在第二臂402上的一個通孔處貫穿第二臂402、經過第一臂401和第二臂402之間的間隔、到達第一臂401，以使其內導體與第一臂401相連接。例如，如圖4所示，同軸電纜403在第二臂402上的一個通孔處貫穿第二臂402、經過第一臂401和第二臂402之間的間隔、到達并貫穿第一臂401的對稱通孔的一個壁。本領域技術人員可以明白，同軸電纜403也可以在任何其他合適的位置處貫穿第二臂402或連接到第一臂401。
[0041]在一實施例中，如圖4所示，同軸電纜可通過法蘭固定到天線壁上。然而，本領域技術人員可以明白，可以使用各種方式來固定同軸電纜。
[0042]此外，在一實施例中，圖2-4中示出的天線的兩個臂是彼此軸對稱的結構。例如，如圖2所示，第一臂201、第二臂202是相對于圖2中的垂直軸(S卩，第一臂201與第二臂202之間的間隔的中心軸，z軸)對稱的。
[0043]本領域技術人員可以明白，圖3-4中示出的通孔的數量以及在臂上的分布僅是出于示例的目的，天線臂上還可以存在各種其他數量和分布的通孔。
[0044]本領域技術人員可以明白，在以上描述中，“第一臂”和“第二臂”僅僅是用于區別天線的不同的臂;在本文中，第一臂和第二臂可互換地使用。
[0045]需要注意的是，盡管圖2-4中所示的天線的兩臂具有特定的形狀和結構，但本領域技術人員可以明白，這些僅是示例性的，天線兩臂可取決于所需天線的性能來通過計算得到任何合適的形狀和結構。
[0046]圖5示意性地示出了根據本公開的一實施例的示例VIVALDI天線的、相對帶寬在電壓駐波比小于等于1.7的條件下的仿真結果。如圖所示，中心頻率為75MHZ，相對帶寬可達53.3% ([(95-55)/(95+55) ]*2 = 53.3%) ο
[0047]提供對本公開的先前描述是為使得本領域任何技術人員皆能夠制作或使用本公開。對本公開的各種修改對本領域技術人員來說都將是顯而易見的，且本文中所定義的普適原理可被應用到其他變體而不會脫離本公開的精神或范圍。由此，本公開并非旨在被限定于本文中所描述的示例和設計，而是應被授予與本文中所公開的原理和新穎性特征相一致的最廣范圍。
【主權項】
1.一種VIVALDI天線，包括: 第一臂； 第二臂，其中所述第一臂和所述第二臂在它們的底部通過諧振環進行連接；以及同軸電纜，所述同軸電纜的內導體與所述第一臂相連接，且所述同軸電纜的外導體與所述第二臂相連接。2.如權利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述VIVALDI天線的所述第一臂、所述第二臂以及所述諧振環是全金屬結構的。3.如權利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述同軸電纜貫穿所述第二臂、經過所述第一臂和所述第二臂之間的間隔、到達所述第一臂，以使其內導體與所述第一臂相連接。4.如權利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述第一臂、所述第二臂以及所述諧振環是一體成型的。5.如權利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述諧振環的周長、所述第一臂和所述第二臂的輪廓、厚度、尺寸是取決于所需天線的性能計算得到的。6.如權利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述第一臂和所述第二臂是彼此軸對稱的。7.如權利要求1所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述第一臂、所述第二臂上存在通孔。8.如權利要求7所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述通孔是多個通孔。9.如權利要求8所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述多個通孔是按維持所述第一臂、所述第二臂的整體結構強度的方式來在所述第一臂、所述第二臂上制作的。10.如權利要求7所述的VIVALDI天線，其特征在于，所述同軸電纜在所述第二臂上的通孔處貫穿所述第二臂、經過所述第一臂和所述第二臂之間的間隔、到達所述第一臂，以使其內導體與所述第一臂相連接。
【文檔編號】H01Q1/50GK205429151SQ201620271754
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】不公告發明人
【申請人】深圳光啟高等理工研究院