vivaldi天线及其在宽带测量系统中的应用

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1、万方数据2004年6月宇航计测技术J岫．，2004第24卷第3期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．24，№．3文章编号：1000—7202(2004)03—0020一04中图分类号：TN828．4TN965．2文献标识码：AVivaldi天线及其在宽带测量系统中的应用牛军谦吕善伟刘涓南仁东(北京航空航天大学电子信息工程学院205教研室，北京100083)摘要介绍了一种宽频带的槽线天线即Ⅵvaldi天线，论述了它的工作机理，它的性能与结构参数的关系，同时介绍了它与不同的馈电方式结合形成具有各自特点的不同形式

2、的Vivaldi天线，用时域有限差分方法分析了一种Vivaldi天线的匹配特性，验证了它的宽带特性，最后阐述了Vivaldi天线在宽带测量系统中的应用。关键词+Vivaldi天线+时域有限差分方法驻波比宽频带测量系统VivaldiAntennasanditsuseinWidebandMeasurementSystemsNIUJun——qianLUShan——weiLIUJuanNANRen—-dong(SchoolofElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsBeijingChina100083)Abs

3、tractAkindofwidebandslotlineantenna，namelytlleVivaldiantenna，isintroducedinthispa—per．Itsworkingmechanismandtherelationshipbetweenitsperformancecharactersanditsstructureparame—tersareexplained．WealsolayoutsomespecificVivaldiantennaswithdifferentfeedinggeometry．AVivaldiantennawithgener

4、alformisanalyzedbyFDTDmethod，anditsmatchingcharacterisstudiedandtheresultsarepresentedinthispapertorevealitswidebandperformance．Finally．weshowsomeapplicationsofVivaldiantennasinthewidebandmeasurementsystems．Keywords+Vivaldiantenna+FDTDVSWRWidebandMeasurementsystem1Vivaldi天线简介Vivaldi天线

5、是1979年Gibson提出的一种按指数规律渐变的槽线天线，如图1所示。“它是一些具有非周期结构连续逐渐变化的天线，因此，理论上，它有很宽的频带，这种天线是一种高增益，线收稿日期：2003—11—28作者简介：牛军谦，研究生。极化，可以做成随频率变化具有恒定增益的天线”C1J。另外，作为阵列单元使用的Vivaldi天线也具有优良的性能，可以由它们组成单极化和双极化的阵列，用于宽带天线阵列或宽频带宽扫描角的相控阵中心j。同时由于Vivaldi天线是一种结构简单的平面天线，可以用印刷技术将它与其它模块集成为一体，所以它被用于各种测量接收系统万方数据．笙主塑一一．Ⅵva

6、ldi天线及其在宽带测量系统中的应用．21．中，用来探测频率带宽较宽的电磁波信号。我们知道，工作于匹配状态下的槽线，如果槽线的宽度远小于半个工作波长即A／2时，槽线就不会辐射能量，此图1Vivaldi天线[]时的槽线可以作为一种低损耗的传输介质[3f，而包括vivaldi天线在内的渐变槽线天线则是利用了宽度大于2／2的槽线的特性，在这种条件下，槽线可以明显地辐射能量。Vivaldl天线就是由较窄的槽线过渡到较宽的槽线构成的，它是底端馈电的行波天线，将介质板上的槽线宽度逐渐加大，形成喇叭口向外辐射或向内接收电磁波。在不同的频率上，它的不同部分发射或接收电磁波，而各个

7、辐射部分的相对于对应的不同频率信号的波长的电长度是不变的，所以，理论上，vival—di天线具有很宽的工作频率带宽，在这个频率范围内具有相同的波束宽度[3]3。Vivaldi天线的辐射是端射式的，电场矢量平行于介质基板，在它的两个主要的辐射面上辐射场是线性极化的，在E面和H面之间的平面上是椭圆极化。它的辐射场在E面和H面有几乎相同的波束宽度，具有很好的对称性，很低的旁瓣和交叉极化电平[1，4

8、。谶戮屯獭蕊竹2)图2Vivaldi天线的指数渐变线图其中，指数因子R决定了天线的波束宽度，在石较大时，指数曲线的截断处应该能使天线工作频带范围内的导波辐射出去，而在石较小时

9、，天线中的