一种新型Vivaldi天线.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115995682A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202310172708.4(22)申请日2023.02.28(71)申请人江南大学地址214122江苏省无锡市滨湖区蠡湖大道1800号(72)发明人黄韧频李杨邵波姚俊超敖金平陈治伟王霄(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211专利代理师吕永芳(51)Int.Cl.H01Q1/38(2006.01)H01Q13/10(2006.01)H01Q1/50(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种新型Vivaldi天线(57)摘要本发明公开了一种新型Vivaldi天线，属于天线技术领域。本发明通过基板渐变槽结构并加载3DGP，解决了二维结构天线增益低，方向性差的问题，相比于传统的Vivaldi天线，增益提高了1.28dB，相对于现有增益提升技术，本发明通过切割介质基板和设置引向器，无需涉及复杂的制备工艺流程，且不用额外增加体积较大的元器件，不会增加Vivaldi天线的尺寸，因此本发明在不增加天线尺寸、降低制备复杂度的同时，可以有效地提升增益，可以广泛地应用于小型家电的应用场景中。CN115995682ACN115995682A权利要求书1/1页1.一种Vivaldi天线，包括：辐射臂、介质基板和微带线，所述辐射臂设置于所述介质基板的顶层，所述微带线设置于介质基板的底层，其特征在于，在所述介质基板上设有基板渐变槽；所述基板渐变槽通过在所述Vivaldi天线槽线中间位置对基板进行数控切割得到，与所述辐射臂的渐变槽线形状相同且同对称轴；所述基板渐变槽内侧设有引向器。2.根据权利要求1所述的Vivaldi天线，其特征在于，所述辐射臂的渐变槽线与所述基板渐变槽的槽线之间的距离为：其中，LA、WA为天线的长与宽，f为谐振频率，εr为介质基板的相对介电常数，LR为辐射臂长度，c为光速。3.根据权利要求1所述的Vivaldi天线，其特征在于，所述引向器为三维渐变型引向器，安装于所述基板渐变槽内侧，与槽线和所述微带线相垂直。4.根据权利要求3所述的Vivaldi天线，其特征在于，所述三维渐变型引向器的垂直高度与所述介质基板的厚度相同。5.根据权利要求1所述的Vivaldi天线，其特征在于，所述辐射臂的渐变槽线为指数型渐变槽线。6.根据权利要求5所述的Vivaldi天线，其特征在于，所述指数型渐变槽的表达式为：c*xy＝s*(e+C1)其中c为曲线的斜率，s为指数型槽线在y轴上的放大倍数，s*C1为指数型槽线在y轴上移动的距离。7.根据权利要求1所述的Vivaldi天线，其特征在于，所述Vivaldi天线还包括：圆形槽线，且在所述辐射臂的渐变槽线与所述圆形槽线之间有矩形槽线。8.根据权利要求1所述的Vivaldi天线，其特征在于，所述介质基板的介电常数εr＝2.55,介质损耗角正切tanδ＝0.009。9.根据权利要求1所述的Vivaldi天线，其特征在于，所述介质基板的长度为114mm，宽度为60mm，厚度为1mm。10.根据权利要求7所述的Vivaldi天线，其特征在于，扇形微带线与所述圆形槽线形成巴伦结构。2CN115995682A说明书1/5页一种新型Vivaldi天线技术领域[0001]本发明涉及一种新型Vivaldi天线，属于天线技术领域。背景技术[0002]Vivaldi天线是一种端射式行波天线，具有增益高、体积小、方向性强等优点，适用于中远距离的无线能量传输以及天线安装空间较小的场景。其原理是通过微带传输线把能量耦合到槽线上，经过槽线的辐射臂向外辐射或接受电磁波。[0003]在小型家电无线充电、物联网传感器的无线供电等场景中，Vivaldi天线存在很多问题，例如，1.损耗较大，如空气损耗、介质损耗等。2.增益不够大，导致天线之间的能量传输效率较低，难以驱动小型家电。3.Vivaldi天线尺寸较大，导致天线的安装困难。[0004]为了解决增益低的问题，ChengH等人提出了一种受超材料激发的复合光学透镜，其单元为闭合对称S型谐振器，以此来增强对拓Vivaldi天线的增益和方向性，仿真结果显示其在5.8GHz频率下增益提升了1.35dB，最大增益为9.66dB(ChengH,HuaL,WangY,etal.DesignofhighgainVivaldiantennawithacompoundopticallensinspiredbymetamaterials[J].InternationalJournalofRFandMicrowaveComputer‑AidedEngineering.)，该方案虽然能够提升增益，但是其尺寸过大，加工复杂，误差较大。[00