面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线制造技术

本发明专利技术提供了面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线，包括：第一金属辐射片和第二金属辐射片，介电基板由长度L、宽度W的矩形以及半径为L/2的半圆组成；第一金属辐射片与第二金属辐射片，以介电基板中线为对称轴分别对称印刷在介电基板中矩形水平面的正面和背面，第一金属辐射片与第二金属辐射片上各刻蚀一道T型槽线；其中，T型槽线由两条槽线组成，且互相垂直，T型槽线与介电基板中线的夹角分别为θ；互补开口环以介电基板中心线为对称轴，对称分布；第一金属辐射片与第二金属辐射片包括内渐变线与外渐变线。该方案可延展天线带宽，拓宽天线的工作频段，消除天线增益峰值的偏移问题，使辐射性能达到最佳，并提高天线的增益值。

【技术实现步骤摘要】
面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线
本专利技术涉及无线电
，特别涉及一种面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线。
技术介绍
随着信息通信技术(ICT)及人工智能(AI)技术的飞速发展，超宽带、低时延、万物互联将改变人类的信息社会。由于有限的频谱资源，超宽带技术以其高性能、高速率、低功耗、低成本等优点成为当前通信技术中最具有竞争力的热门技术之一。备受瞩目的2019年世界无线电通信大会(WRC-19)已正式确定了5G毫米波通信频段，24.25GHz～27.5GHz可用于5G网络部署，此举将促进我国5G移动通信网络、通信计量的进一步发展。但是，在现有的宽带通信天线计量与校准过程中，需要置换多套天线，才能达到更换通信工作频段的问题。因此，本专利技术针对现有技术不足提供了一种面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线。
技术实现思路
本专利技术提供面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线，为了解决现有宽带通信天线计量与校准需要置换多套天线的问题，提供以下技术方案：本专利技术提供一种面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线，包括：介电基板、一对金属辐射片、一对T型槽线、n个互补开口环、所述介电基板之间的介质层；所述一对金属辐射片包括第一金属辐射片和第二金属辐射片；所述介电基板由长度L、宽度W的矩形以及半径为L/2的半圆组成；所述第一金属辐射片与第二金属辐射片，以所述介电基板中线为对称轴分别对称印刷在所述介电基板中矩形水平面的正面和背面，所述第一金属辐射片与第二金属辐射片上各刻蚀一道T型槽线；其中，T型槽线由两条槽线组成，且互相垂直，所述T型槽线与介电基板中线的夹角分别为θ，且θ均为60°；所述互补开口环以介电基板中心线为对称轴，左右对称分布；所述第一金属辐射片与第二金属辐射片包括内渐变线与外渐变线。优选地，所述外渐变线为指数渐变线，其方程为：y＝exp(-ax)，其中，x和y为指数渐变线的x坐标和y坐标，a为天线的开放指数，取值0.0269；其中，当x＝x1时，y＝y1；当x＝x2时，y＝y2，其中，x1、y1、x2、y2为指数渐变线的起始点坐标(x1,y1)和终点的坐标(x2,y2)，且|x2-x1|＝177mm。优选地，所述内渐变线为半椭圆曲线，所述半椭圆曲线的长轴a1＝36mm；所述半椭圆曲线的短轴b1＝18mm。优选地，所述T型槽线的互相垂直的槽线条分别为L2＝38mm,L3＝16mm。优选地，所述n个互补开口环构成互补开口环阵列，且所述互补开口环阵列以介电基板的中线对称轴为基准，左右各n/2个互补开口环，呈对称分布。优选地，所述介质层的高度为h1＝0.254mm,且所述介质层的长与宽被n个互补开口环所覆盖，且所述介质层的介电常数为2.20。优选地，所述介电基板为厚度是H＝0.508mm的高频基板，且所述介电基板的长度L＝195mm，宽度W＝95mm；且所述介电基板的介电常数为2.94。优选地，超宽带对跖Vivaldi天线驻波比小于2，且阻抗带宽为1GHz～28GHz，阻抗带宽内增益为2dB～13.7dB。优选地，超宽带对跖Vivaldi天线的第一金属辐射片与第二金属辐射片的馈线末端的输入端口的阻抗为50Ω。优选地，所述n为30。本专利技术进一步的设计方案中,本专利技术具有以下突出的有益效果：上述技术方案中设置的天线，具有馈电简单、辐射方向性好、超宽带、高增益、滤波特性好等特点，可覆盖2G～5G通信波段，加上其结构轻巧、易于共形与集成等特点，且上述技术方案可有效的拓宽天线的工作频段，通过设置n个互补开口环和T型槽线，来延展天线带宽，消除天线增益峰值的偏移问题，使主轴方向辐射性能达到最佳，并提高天线的增益值。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线结构示意图；图2为本专利技术的一实施例图；图3为本专利技术的另一实施例图；图4为本专利技术面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线驻波比仿真结果图；图5为本专利技术面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线增益仿真结果图；图6为本专利技术面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线E面方向图仿真结果图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线，如图1所示，包括介电基板和印制在介电基板的正反两面的第一金属辐射片1与第二金属辐射片2及30个对称分布的互补开口谐振环阵列单元，即30个互补开口环4；本专利技术中，介电基板为厚度H＝0.508mm的高频基板，如Rogers6002基板，其中，基板矩形长度L＝195mm，W＝77mm；半圆形基板部分为以L/2为半径的半圆，且介电基板表面为矩形与半圆形的组合形状。本专利技术中，第一金属辐射片1与第二金属辐射片2的形状相同，且相互构成沿辐射方向的介电基板中心轴旋转对称；第一金属辐射片1与第二金属辐射片2上分别刻蚀有T型槽线3，T型槽线3上的两条槽线的相互夹角为90°，T形槽线3与介电基板中心对称轴的夹角θ＝60°。第一金属辐射片与第二金属辐射片的两边分别为内渐变线5和外渐变线6：优选地，内渐变线5为椭圆函数渐变线，椭圆函数渐变线的长轴为a1＝36mm，短轴为b1＝18mm。优选地，外渐变线6为指数函数渐变线，满足函数：y＝exp(-ax)；式中：x、y分别为指数渐变线x坐标和y坐标，a为天线的开放指数，取值0.0269；x1、y1、x2、y2为指数渐变线的起始点坐标(x1,y1)和终点的坐标(x2,y2)。参照如图2，在一对外渐变线6之间刻蚀有以介电基板为中心线对称分布的互补开口环谐振器阵列，阵列中所有阵元完全相同，呈左右对称分布，各15个，总共30个，左右阵列间距g3＝0.8mm；阵列单元左右及上下间距为g1、g2及阵元具体参数如图3：g1＝g2＝0.3mm；a＝9mm，b＝5.8mm。优选地，第一金属辐射片1的底部连接有金属微带馈线。该对跖型Vivaldi天线的正面与反面的金属辐射片结构完全相同，且关于主轴辐射方向旋转对称，即沿辐射方向的介电基板中心轴旋转对称，便于有效改善天线方向图的不对称性。此外，为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线，其特征在于，包括：介电基板、一对金属辐射片、一对T型槽线、n个互补开口环、所述介电基板之间的介质层；/n所述一对金属辐射片包括第一金属辐射片和第二金属辐射片；/n所述介电基板由长度L、宽度W的矩形以及半径为L/2的半圆组成；/n所述第一金属辐射片与第二金属辐射片，以所述介电基板中线为对称轴分别对称印刷在所述介电基板中矩形水平面的正面和背面，所述第一金属辐射片与第二金属辐射片上各刻蚀一道T型槽线；/n其中，T型槽线由两条槽线组成，且互相垂直，所述T型槽线与介电基板中线的夹角分别为θ，且θ均为60°；/n所述互补开口环以介电基板中心线为对称轴，左右对称分布；/n所述第一金属辐射片与第二金属辐射片包括内渐变线与外渐变线。/n

【技术特征摘要】
1.面向5G的开口环引向器的宽带对跖Vivaldi天线，其特征在于，包括：介电基板、一对金属辐射片、一对T型槽线、n个互补开口环、所述介电基板之间的介质层；
所述一对金属辐射片包括第一金属辐射片和第二金属辐射片；
所述介电基板由长度L、宽度W的矩形以及半径为L/2的半圆组成；
所述第一金属辐射片与第二金属辐射片，以所述介电基板中线为对称轴分别对称印刷在所述介电基板中矩形水平面的正面和背面，所述第一金属辐射片与第二金属辐射片上各刻蚀一道T型槽线；
其中，T型槽线由两条槽线组成，且互相垂直，所述T型槽线与介电基板中线的夹角分别为θ，且θ均为60°；
所述互补开口环以介电基板中心线为对称轴，左右对称分布；
所述第一金属辐射片与第二金属辐射片包括内渐变线与外渐变线。


2.如权利要求1所述的宽带对跖Vivaldi天线，其特征在于，
所述外渐变线为指数渐变线，其方程为：y＝exp(-ax)，其中，x和y为指数渐变线的x坐标和y坐标，a为天线的开放指数，取值0.0269；
其中，当x＝x1时，y＝y1；当x＝x2时，y＝y2，其中，x1、y1、x2、y2为指数渐变线的起始点坐标(x1,y1)和终点的坐标(x2,y2)，且|x2-x1|＝177mm。


3.如权利要求1所述的宽带对跖Vivaldi天线，其特征在于，
所述内渐变线为半椭圆曲线，所述半椭圆曲线的长轴a1＝36mm；所述半椭圆曲线的短轴b1＝18mm。

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【专利技术属性】
技术研发人员：史信荣，熊洋洋，柯进，罗旭东，
申请(专利权)人：广东省计量科学研究院华南国家计量测试中心，
类型：发明
国别省市：广东;44