具体实施方式

以下将结合图1～图8对本发明的加载天线罩不均匀分布的小型化Vivaldi阵列天线作进一步的详细描述。

本发明的加载天线罩不均匀分布的小型化Vivaldi阵列天线包括对拓型Vivaldi天线单元和金属底板；所述对拓型Vivaldi天线单元不均匀排布在所述金属底板上；所述对拓型Vivaldi天线单元包括前辐射贴片和后辐射贴片，所述前辐射贴片和所述后辐射贴片上均开设有周期性排布的“一”字型缝隙。

对拓型Vivaldi天线单元采用非均匀排布可有效降低天线单元之间的耦合，有助于Vivaldi阵列天线小型化；采用设有“一”字型缝隙的辐射贴片，可减小对拓型Vivaldi天线单元的尺寸。

图1所示为本发明较佳实施例的加载天线罩不均匀分布的小型化Vivaldi阵列天线的示意图。

参见图1，本实施例的加载天线罩不均匀分布的小型化Vivaldi阵列天线包括对拓型Vivaldi天线单元1、正切卵形天线罩2和金属底板3；所述对拓型Vivaldi天线单元1不均匀排布在所述金属底板3上；所述正切卵形天线罩2罩住金属底板3上的对拓型Vivaldi天线单元1。

具体地，所述对拓型Vivaldi天线单元1为多个，多个所述对拓型Vivaldi天线单元1均竖立在所述金属底板3上，多个所述对拓型Vivaldi天线单元1按随机最优分布方式不均匀地排布在所述金属底板3上。所述随机最优分布方式，对各对拓型Vivaldi天线单元1之间的间距进行设计，通过仿真不断优化设计，使得阵列端口隔离度最优，即按阵列端口隔离度最优时设计的各对拓型Vivaldi天线单元1之间的间距排布各对拓型Vivaldi天线单元1。

现有技术中，对拓型Vivaldi天线单元均匀排布在金属底板上，即对拓型Vivaldi天线单元沿圆(金属底板)的半径方向设置，具体地，对拓型Vivaldi天线单元的宽度方向在圆的半径方向上，多个对拓型Vivaldi天线单元沿圆周均匀排布。而本发明中，多个对拓型Vivaldi天线单元在金属底板(圆)上随机排布(即非均匀排布)。当对拓型Vivaldi天线单元的数量一定，阵列端口隔离度达到相同效果，本发明的金属底板的尺寸小于现有技术的金属底板的尺寸，可见，相比于均匀排布，本发明有助于Vivaldi阵列天线小型化。

图2所示为本发明较佳实施例中对拓型Vivaldi天线单元的爆炸图；图3所示为现有的对拓型Vivaldi天线单元的示意图。

参见图2，所述对拓型Vivaldi天线单元1包括介质基板6、前辐射贴片4、后辐射贴片5和SMA射频连接器6，所述前辐射贴片4和所述后辐射贴片5分别设置在所述介质基板6的两个外表面上，所述SMA射频连接器6设置在所述介质基板6下方，与所述前辐射贴片4和所述后辐射贴片5均连接。

对比图3，本发明对对拓型Vivaldi天线单元进行改进，参见图2，本实施例的对拓型Vivaldi天线单元1，所述前辐射贴片4和所述后辐射贴片5上均开设有周期性排布的“一”字型缝隙。采用设有“一”字型缝隙的辐射贴片，增加了电流的有效路径，在不增加单元尺寸的情况下，可以扩宽天线的阻抗带宽，在达到相同技术效果的前提下，对拓型Vivaldi天线单元的尺寸可大大减小，进一步有助于Vivaldi阵列天线小型化。

参见图2，较佳地，本实施例中，一个周期性包含三条“一”字型缝隙，三条“一”字型缝隙相互平行，分别是第一“一”字型缝隙8、第二“一”字型缝隙9、第三“一”字型缝隙10，三条“一”字型缝隙的尺寸各不相同；同一辐射贴片上设有五个周期，且后辐射贴片5上“一”字型缝隙形成的图案与前辐射贴片4上“一”字型缝隙形成的图案完全相同。但本发明对辐射贴片上“一”字型缝隙形成的图案不作限制，可根据需求设计，即本发明不限制一个周期包含的“一”字型缝隙的数量、各“一”字型缝隙的尺寸及周期数。

参见图1，本实施例例中，Vivaldi阵列天线加载有正切卵形天线罩2，所述正切卵形天线罩2的材料采用氮化硅陶瓷，可提高阵列天线的增益和隔离度。

参见图1，本实施例中，所述金属底板3为圆形，直径为155mm，材料采用6061铝板；金属底板3的主要作用是提高阵列天线的增益和方向性，阻挡及屏蔽来自反方向的电磁波；

所述金属底板3上设有八个所述对拓型Vivaldi天线单元1，各对拓型Vivaldi天线单元1相同，八个对拓型Vivaldi天线单元1按随机最优分布方式不均匀地排布在金属底板3上；本实施例在155mm孔径约束范围内实现了八个天线单元的分布，通过仿真验证，阵列端口隔离度完全达到技术要求；

参见图2，本实施例例中，对拓型Vivaldi天线单元1，介质基板6的材料为RogersRO4003，前辐射贴片4和后辐射贴片5的材料均为金属铜；第一“一”字型缝隙8的尺寸为0.8mm×9mm，第二“一”字型缝隙9的尺寸为0.6mm×9.86mm，第三“一”字型缝隙10的尺寸为0.6mm×2.86mm；增设“一”字型缝隙图案的主要作用是减小单元尺寸，实现单元的小型化，本实施例的对拓型Vivaldi天线单元1的介质基板6的尺寸为72mm(长)×48mm(宽)×0.508mm(厚)，而在达到相同技术效果的前提下，现有的拓型Vivaldi天线单元的介质基板的尺寸为70mm(长)×70mm(宽)；

参见图1，本实施例例中，所述正切卵形天线罩2的长为220mm，底面直径为170mm，厚度为5mm。所述正切卵形天线罩2的材料为耐高温、透波率高的氮化硅陶瓷，可以有效改善Vivaldi阵列天线的方向图与隔离度。

图4所示为本发明较佳实施例的加载天线罩不均匀分布的小型化Vivaldi阵列天线驻波仿真图。如图4所示，通过仿真，在3GHz-18GHz的频带范围内驻波均小于3，符合工程上对天线驻波的要求。

图5所示为不均匀分布小型化Vivaldi阵列天线未加载天线罩下隔离度仿真图；图6所示为不均匀分布小型化Vivaldi阵列天线加载天线罩下隔离度仿真图。如图5和图6所示，通过仿真，在2-18GHz的频段范围内，阵列天线加载天线罩后，在高频部分，天线的隔离度有所改善。

图7所示为不均匀分布小型化Vivaldi阵列天线未加载天线罩下增益仿真图；图8所示为不均匀分布小型化Vivaldi阵列天线加载天线罩下增益仿真图。如图7和图8所示，通过仿真，在2-18GHz的频段范围内，阵列天线加载天线罩后，在中心频率10GHz处，天线的增益提高了0.5dB。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。