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。

P波段高增益圆极化天线

冉春霖,马悦敏 1
(1. 电子科技大学清水河校区,611731)

摘要:本课程设计旨在利用《天线原理与设计》所学知识,分析了轴向模螺旋天线的辐射原理,设计了一种双臂渐变螺旋天线,给出设计模型及初步仿真结果;在工作频率700MHz处实现S11<-10dB、VSWR<2、G≥12dB的既定目标。
关键词:高增益;圆极化;螺旋天线

P-Band High-Gain Circularly Polarized Antenna
Ran Chunlin Ma Yuemin1
(1. Sichuan Chengdu, University of Electronic Science and Technology 611731)

Abstract:This is designed to use the knowledge learned in Antenna Principles and Design to analyze the radiation principle of the axial mode helical antenna, design a double-arm tapered helical antenna, and give the design model and preliminary simulation results; at the operating frequency of 700MHz Achieve the set goals of S11<-10dB, VSWR<2, G≥12dB.
Key words:High-gain; circular polarization; helical antenna

MATLBA绘制天线方向图

以对称天线为例,远场辐射场为:
$$\left | E_{\theta} \right | =\frac{60I_{m}}{r_{0}} \frac{cos\left ( \beta l cos{\theta }\right ) -cos{\beta l}}{\sin \theta } $$
则其方向图函数为(不包括$\phi$参量):
$$f\left ( \theta \right ) =\frac{cos\left ( \beta l cos{\theta }\right ) -cos{\beta l}}{\sin \theta } $$

info:上述函数图像在$0 \sim \pi$内重叠,编程时需额外处理

分别取$l=\frac{\lambda}{4}$、$\frac{\lambda}{2}$、$\frac{3 \lambda}{4}$、$\lambda$绘制图像。
需要注意的是,MATLAB绘制极坐标图像默认水平轴线为$\theta$起始轴线,我们需要将其简单旋转以获得普遍的方向图。

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