一种抗高功率微波热烧毁的Vivaldi天线单元及阵列的制作方法

本申请涉及高功率微波防护，特别涉及一种抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线单元及阵列。

背景技术：

1、随着高功率微波武器的发展，使得雷达等电子系统面临着严重的威胁，研究各平台电子设备对高功率微波武器的防护势在必行。高功率微波武器对电子设备的损伤主要体现在能量的累积导致的热烧毁，任何损伤都会影响整个电子系统的正常工作。天线作为电子系统的最前端，是高功率微波进入电子设备的主要通道。vivaldi天线因其超宽带和高增益等特性在侦察、干扰等领域具有广泛的应用，因此，加强vivaldi天线的防护迫在眉睫。从天线层面对高功率微波进行抑制是电子设备抗高功率微波的有效手段。

2、目前，研究人员对高功率微波防护的研究主要从“场”和“路”的角度进行，其中“场”的角度是在天线端进行加固，包括天线加载、介质损耗、极化损耗或集成能量选择天线罩等措施阻止或降低高功率微波进入天线的能量；“路”的角度是在接收端增加气体放电管、环形器、限幅器等高功率抑制器件的功率容量下降和响应速度变慢，其缺点是电子系统的性能会产生一定的影响

技术实现思路

1、本申请提供了一种抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线单元及阵列，可用于解决vivaldi天线抗高功率微波照射的技术问题。

2、本申请提供一种抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线单元，包括：

3、两层微波介质板；微波介质板包括第一微波介质基板(2)以及第二微波介质板(4)，均由两层介电常数均为2.2的介质基板压合而成；

4、天线辐射贴片，包括第一辐射贴片(1)和第二辐射贴片(5)，分别印制在两层微波介质基板的两侧，具有相同指数渐变槽；天线辐射贴片包括圆形耦合终端、等宽辐射槽和渐变辐射槽；

5、阻抗渐变巴伦(3)，印制在两层微波介质基板之间，包括射频信号输入端、多节阻抗渐变线和扇形阻抗匹配终端；

6、馈电底板(8)，包括用于固定微波介质基板的插槽和用于放置同轴连接器的馈电通孔；

7、同轴连接器(9)，位于阻抗渐变巴伦(3)的射频信号输入端，嵌入于馈电底板(8)内部；

8、二氧化钒薄膜包括第一二氧化钒薄膜(6)以及第二二氧化钒薄膜(7)，分别填充在辐射贴片的缝隙辐射槽处，实现有无高功率微波照射情况下vivaldi天线辐射状态的切换。

9、进一步地，所述天线单元厚度的范围为0.5至1.5mm，宽度w的范围为8.5至9.5mm，高度l的范围为15至25mm。

10、进一步地，所述第一辐射贴片(1)和第二辐射贴片(5)具有相同的指数渐变规律，圆形耦合终端直径d的范围为2.5至3mm。

11、进一步地，辐射贴片的等宽辐射槽的缝隙宽度为0.2mm，渐变辐射槽终止位置宽度6.6mm。

12、进一步地，阻抗渐变巴伦(3)的多节阻抗渐变线的节数范围为2至5节，扇形阻抗匹配终端的半径r范围为3至5mm。

13、进一步地，馈电底板(8)带有插槽，插槽深度范围为3至5mm，馈电底板整体厚度为7至10mm。

14、进一步地，所述二氧化钒薄膜填充在第一辐射贴片和第二辐射贴片的等宽辐射槽处，二氧化钒薄膜材料为二氧化钒材料或其他元素掺杂的二氧化钒材料；

15、二氧化钒薄膜厚度小于1微米；

16、二氧化钒薄膜为长条形结构，完全覆盖vivaldi天线的等宽辐射槽位置。

17、进一步地，被高功率微波照射前，二氧化钒薄膜处于绝缘态，天线正常工作；

18、当被高功率微波照射时，二氧化钒薄膜表面产生热量积累，直到温度到预设温度，二氧化钒薄膜变成导体，

19、本申请还提供一种抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线阵列，天线阵列包括多个天线单元；

20、天线单元按照矩形栅格排布在带有插槽的馈电底板上。

21、进一步地，天线阵列的最外圈为虚元，以抑制天线阵列在边缘处的截断效应。

22、本发明方案简明，天线阵列由多个一维直线阵列拼接而成，易于一次性整体加工和模块化拓展，有效地降低天线制作成本。相较于在射频链路增加限幅器等高功率抑制器件的防护方式，仅需在vivaldi天线单元的辐射贴片上填充二氧化钒薄膜即可对高功率微波信号进行限幅，且可实现超宽带范围内的限幅效果。可对服役状态中使用vivaldi天线的电子设备进行改装即可。

技术特征：

1.一种抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线单元，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线单元，其特征在于，所述天线单元厚度的范围为0.5至1.5mm，宽度w的范围为8.5至9.5mm，高度l的范围为15至25mm。

3.根据权利要求1所述的抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线单元，其特征在于，所述第一辐射贴片(1)和第二辐射贴片(5)具有相同的指数渐变规律，圆形耦合终端直径d的范围为2.5至3mm。

4.根据权利要求1所述的抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线单元，其特征在于，辐射贴片的等宽辐射槽的缝隙宽度为0.2mm，渐变辐射槽终止位置宽度6.6mm。

5.根据权利要求1所述的抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线单元，其特征在于，阻抗渐变巴伦(3)的多节阻抗渐变线的节数范围为2至5节，扇形阻抗匹配终端的半径r范围为3至5mm。

6.根据权利要求1所述的抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线单元，其特征在于，馈电底板(8)带有插槽，插槽深度范围为3至5mm，馈电底板整体厚度为7至10mm。

7.根据权利要求1所述的抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线单元，其特征在于，所述二氧化钒薄膜填充在第一辐射贴片和第二辐射贴片的等宽辐射槽处，二氧化钒薄膜材料为二氧化钒材料或其他元素掺杂的二氧化钒材料；

8.根据权利要求7所述的抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线单元，其特征在于，被高功率微波照射前，二氧化钒薄膜处于绝缘态，天线正常工作；

9.一种抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括多个如权利要求1-8所述的任一天线单元；

10.根据权利要求9所述的抗高功率微波热烧毁的vivaldi天线阵列，其特征在于：天线阵列的最外圈为虚元，以抑制天线阵列在边缘处的截断效应。

技术总结本申请提供了一种抗高功率微波热烧毁的Vivaldi天线单元及阵列。天线单元包括：两层微波介质基板；印制在微波介质基板两侧的Vivaldi天线；印制在微波介质基板中间的四节阻抗渐变巴伦，与Vivaldi天线缝隙辐射槽上下交叠的部分产生互耦；带有插槽和馈电通孔的馈电基板；用于给天线馈电且与阻抗渐变巴伦相连的同轴连接器；填充在Vivaldi天线缝隙辐射槽等宽部位的二氧化钒薄膜。被高功率微波照射前，二氧化钒薄膜处于绝缘态，天线正常工作；当被高功率微波照射时，到温度超过68℃时，二氧化钒薄膜变成导体。本发明通过高功率微波的热效应改变二氧化钒薄膜的电效应和Vivaldi天线的工作状态，实现对高功率微波信号强度的限幅。技术研发人员：李越,李祥祥,王长胜,刘辰,李业强受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七二三研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/25