超宽带vivaldi天线单元设计(二)

三、 对踵Vivaldi天线

(一)天线设计及仿真

对踵Vivaldi天线模型图对踵Vivaldi天线模型图

  Vivaldi天线在低频端作为谐振天线工作,在高频端作为非谐振的行波辐射器。工作频率的下限由天线的宽度(两个辐射壁之间的最大间隔)决定,一般这个宽度需要达到最低工作频率对应波长的二分之一;而工作频率的上限受槽线最小宽度的限制,对于传统 Vivaldi 天线,高频段槽线宽度受加工精度限制,在30GHz处的阻抗匹配较差,且对馈电结构要求较高,不易实现,因此我们采用对踵型Vivaldi天线。

超宽带vivaldi天线单元设计(一)

冉春霖,冯祺元,邓祖鑫,廖宇翔 1
(1. 电子科技大学清水河校区,611731)

一、 概述

(一)Vivaldi天线

  1979年, Gibsort 在The Vivadi serial中正式提出了Vivaldi天线。作为一种超宽带印刷缝隙天线, Vivaldi天线与它的前身线性锥形缝隙天线( linearly tapered slot antenna LTSA))不同,它的锥形缝隙是两条对称的非线性的指数渐进函数。这种独特的结构使得它的有效的辐射区域会随着频率而发生变化,具有很宽的阻抗带宽;同时也使得它成为了第一种兼具可观增益和低旁瓣的端射天线。
  Vivaldi天线的特殊性能使得它自诞生之日起就颇受关注,经过多年的发展更是演变出了多种新型结构。但总的来说,目前主流的Vivaldi天线主要还是传统Vivaldi天线、对踵Vivaldi天线、平衡对踵Vivaldi天线这三种。
  传统的Vivaldi天线将金属贴片覆盖在介质基板的两侧,一侧贴片用来开槽线,而天线的另一面用来构成接地板。天线的加工工艺简单便于制作。对于该种天线的性能参数,天线的开放曲线的类型对于天线的影响很大。同时,根据天线槽线的类型不同,天线又可以细致的分为三类:如果天线的槽线为渐变指数槽线,那么该种天线就称作指数锥削槽天线;此外还有恒宽槽线天线,线性渐变槽线天线。
  对踵Vivaldi天线的结构由传统的单层贴片结构转变为双层相对的贴片结构,馈电方式也转变为微带线向平行双线过渡的方式。该种结构的Vivaldi天线有效地利用了介质板的空间,改善了阻抗匹配。