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------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— X 频段 Vivaldi 天线设计天线对发射和接收电磁(EM) 能量的高频通信和电子系统很关键。天线的基本行为可以用其波场强度、极化及传播方向来描述。有没有一种方法能让 Vivaldi 天线在微波频率下提供杰出的方向传播性,用一种简单设计达到高带宽?相信本文将给你答案。本系列文章分为三个部分,此篇为第一部分,将说明 Vivaldi 天线如何在微波频率下提供杰出的方向传播性,本研究目标的 Vivald i 天线针对X 频段应用,即8~ 12GH z 频段。天线对发射和接收电磁(EM) 能量的高频通信和电子系统很关键。虽然有许多不同种类的天线,但都是根据同一基本电磁原理工作的。天线的基本行为可以用其波场强度、极化及传播方向来描述。在如机载雷达和通讯系统中的关键要求包括效率高、带宽大、重量轻、体积小及简单。渐变式槽缝天线(TSA) 是 Gibson 在 1973 年提出的, 非常适合满足这些要求。 1986 年第一次分析了无衬底 TSA 的简单例子,随后出现了更先进的分析方法。许多早期 TSA 实验用电子设计自动化(EDA) 软件设计和分析工具进行,如 Ansoft() 公司的高频结构仿真器(HFSS) puter Simulation Technology() 公司的 CST Microwave Studio 。但对所有此项探讨,以前对实际 TSA 设计的研究都不够,因此本文将给出一款高频单端指数 Vivaldi 天线。为本研究设计的 Vivald i 天线针对X 频段应用,即8~ 12 GH z 频段。天线采用安捷伦科技公司()的 Advanced Design System (ADS) EDA 软件------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————工具模型化并仿真, 采用矩量法(MoM) 分析。此方法基于精确的格林函数; 用于 ADS 中的基于 MoM 的过程计算反射系数和天线中的未知电流。随后计算反射系数, 基本函数的收敛和电流分布以及远场辐射行为。通过用微波矢量网络分析仪(VNA) 和谱分析仪进行高频测量来验证部分参数。在计划设计 Vivaldi 天线之前,应该仔细了解其特性。在设计和制造 Vivaldi 天线之前, 其基本组成、工作原理、辐射形式、 TSA 类型、极化以及馈电技术必须仔细考虑并研究。要了解这种天线的设计,首先采用现代高频 EDA 工具仿真,然后制作并测量,以将性能与仿真结果相比较。 Vivaldi 天线是一种有用的配置, 原因是其简单性、宽带宽和在微波频率下的高增益。总的来说, 为端射辐射图, 使其成为连续一种比例、渐进弯曲、慢泄漏端射行波天线。在不同频率下, Vivaldi 天线的不同部分在辐射, 而辐射部分的大小在波长上是常数。就其本身而言, Vivaldi 天线理论上为无限工作频率范围,在此范围波束宽度为常数。文献上诸如“渐变开槽”、“槽式”、“渐变槽式”这样的术语在 Vivald i 天线中一直是互用的。这些天线包括蚀刻到薄金属膜的渐变槽, 在薄膜一侧有或者没有电介基板。除效率和重量轻的特点之外,像 Vivaldi 天线这样的 TSA 很吸引人, 因为可以在宽带宽工作, 产生对称端射束流, 增益可观, 侧瓣低。图1 示意了一个 Vivaldi 天线的基本结构, WE 为输入槽宽度, WA 为辐射区槽宽度, WO 为输出槽宽度。 Vivaldi 天线有两个传播和辐射区: ------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— WE< W< WA 定义的区域。 WA < W{ < WO 定义的区域。 Vivaldi 天线是一种“表面形”行波天线。电磁波沿天线弯曲槽路径传输。与自由空间波长相比, 导体之间的分割区很小, 波受到严格限制。随着分割的增加, 限制越来越弱, 波从天线发射出去。这发生在边缘分割大于一半波长时。行波沿 Vivaldi 天线的结构传输,因为电磁波相