实施方案
[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027] 相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
[0028] 参见图1，图1示出本发明一实施例的超宽带天线单元的阻抗匹配电路示意图。Zin为天线输入阻抗，天线的结构尺寸频率范围一经确定，其阻抗可以认为是电路的固定负载。这个固定负载通常含有固定的电抗值以及电阻值。天线阻抗匹配的思想之一是首先减小其电抗值，使更多的能量辐射出去，然后进行实阻抗的变换。同时天线作为平衡结构，而我们的同轴馈线为非平衡结构，为了保持天线辐射单元上电流的一致性，阻抗匹配电路还担负着平衡非平衡转换的责任。因此本匹配电路首先将天线与开路线3串联，消减频带内的电抗值，随后通过双曲线微带巴伦5实现阻抗变换，同时由于双曲线微带巴伦5特殊的结构，一端为平衡结构52，一端为非平衡结构53，可以充当平衡与非平衡转换器，即阻抗变压器51，通常我们系统所需的标准阻抗值为50Ω。
[0029] 参见图2‑5，所示为本发明一实施例的阻抗匹配电路在超宽带阵列单元的具体实现，包括介质层1以及分别设置在介质层1上方的第一线路层和下方的第二线路层，其中第一线路层为阵列天线的辐射层2，可以看出偶极子单元(即阻抗匹配单元10)在其平衡首尾相连构成紧耦合连臂式结构。第二线路层为与辐射层2进行耦合的开路线3，开路线3以偶极子的一臂为地7，与辐射层2直接耦合，减少了介质层1的使用。辐射层2通过金属化过孔4、金属贴片41与双曲线微带巴伦5的一臂(双曲线微带巴伦5平衡端52的一臂)相连，双曲线微带巴伦5平衡端52的另一臂则与开路线3相接，经过双曲线微带巴伦5的转换，在其初始端(双曲线微带巴伦5的非平衡端53)与同轴线6进行焊接，同轴线6经双曲线微带巴伦5对天线进行馈电。中间的地7用于固定阵列天线的辐射方向。图3为阻抗匹配单元的剖面结构图。
[0030] 参见图6，所示为超宽带阵列天线单元在频率范围内的阻抗分布。由图中可知，超宽带阵列天线单元在频带范围内有两个谐振频点，由于低频段的谐振频点阻抗波动大，电抗值高，我们优先考虑将此谐振频点设为开路线3的谐振频点，从而确定开路线3的λ/4。
[0031] 理论分析：在本发明实例中，λ为信号在介质中振动一个周期内传播的距离，一般这个与频率以及介质的材料有关，一般来说，波速在介质中的速度有以下关系其中Vp为信号在介质中的速度，c为光速，εr为总的相对介电常数，一般大于
1，所以信号在介质中的速度相对比真空中要小。再由Vp＝fλ，其中f为信号的频率，可以求得信号在一个周期内走的波长λ。
[0032] 再由开路线3的输入阻抗公式Z(‑l)＝‑jZOcotβl,其中l为开路线3输入端距离开2
路点的距离，ZO为开路线3的特征阻抗，β为相位常数，j为复数的一种符号，j＝‑1，β＝2π/λ，可知当取开路线3的长的为谐振频点说对应的时λ/4，输入阻抗为0，而在谐振频率的低频端呈现电容特性，在谐振频率的高频段呈现电感特性，这刚好与所述天线的电抗特性相反，因此可以用于消减其电抗值。
[0033] 参见图7、图8，是本发明一实施的超宽带阵列天线在不同匹配阶段的阻抗变化示意图。可以看到，当天线与开路线3串联时，第一个谐振频点附近其电抗值有所降低，而在天线的高频附近，其电抗值有所上升。其天线的电阻在串联开路线3后也有所下降，利于下一步的阻抗匹配。在继续加入双曲线微带巴伦5后，其电抗值被匹配到0欧附近，其实部电阻也匹配到50欧姆附近，基本实现整个带宽内的阻抗匹配，达到5.0倍带宽。
[0034] 参见图9、图10，在本发明实例中，驻波比图和天线辐射方向图(radiation pattren)可以是衡量天线阻抗匹配结果以及是否实现平衡和非平衡转换的重要指标。一般来说对于窄带天线，当其vswr<1.5时能达到优秀，vswr<2.0时基本满足要求，对于超宽带阵列天线，其宽频带内实现vswr<2.0可以认为是较为理想的情况，在图9中，我们看到其匹配后的驻波比小于2.0，基本实现了阻抗变化的要求，同时通过观察图10中远场区的方向辐射图(far‑field pattern),可以看出其方向图良好，没有较大的畸变，说明我们的匹配电路同样实现了从非平衡端53到平衡端52的转换。
[0035] 由匹配电路图可知，我们将天线的阻抗看作匹配电路的固定负载，将天线阻抗中的电抗部分作为匹配电路的第一级，利用串联开路线3谐振频点附近电抗与天线电抗相反的特点，进行电抗抵消，然后由双曲线微带巴伦5进一步阻抗变化。天线结构单元在没有增加介质层1的情况下，将开路线3集成到了匹配电路中，简化了加工方法，节省了材料的费用。双曲线微带巴伦5由两条渐变的微带线构成，分为平衡端52和非平衡端53，它将同轴线6馈电口的非平衡电路转变为天线馈电口的平衡电路，因此电路中不需要外置额外的巴伦内进行平衡‑非平衡之间的转换，同时由于其自身阻抗渐变的特点，它能实现宽频带内任意两个阻抗之间的转换，实现宽频带内的阻抗匹配。
[0036] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
