一种高增益Vivaldi超宽带天线

传统的Vivaldi天线具有超宽带优点,但存在定向性较差,且在工作频带的两端增益下降严重的问题。文中提出了一种高增益的Vivaldi天线,通过对传统微带线馈电结构的Vivaldi超宽带天线加载零折射率超常介质和轴向边缘梳状结构的矩形槽缝结构,提高了天线在整个工作频段内的增益。对所提出的天线进行了设计、优化和仿真分析,并制作天线样品,仿真和测试结果吻合良好。测试与仿真结果表明,在4~11 GHz的工作频段内,天线的回波损耗优于-10 dB;与传统Vivaldi天线相比,在整个工作频段内天线增益均有所提高,其中在工作频率的低端(4~6 GHz)天线增益提高2.5 dB,高端(9~11 GHz)增益提高1.5 dB。     

一种工作于1.6 GHz ~20 GHz 的高增益对跖Vivaldi 天线

设计了一款工作于1.6 GHz ~20 GHz 的高增益对跖Vivaldi 天线,该天线在常规对跖Vivaldi 天线的左右两端加载半椭圆贴片结构,改善低频驻波比特性,进而提高了天线的阻抗带宽;在天线主轴方向加载梯形基板,将天线表面电场约束在天线的主轴方向上,不但消除了天线增益峰值的偏移问题,而且提高了天线的增益值。实测结果表明:该天线在1. 6 GHz ~20 GHz 频段内电压驻波比小于2,增益为1. 5 dB ~11. 1 dB。此外,该天线增益峰值偏移现象得到明显抑制,具有辐射方向性好、增益高、交叉极化比小的优点。     

对拓式高增益Vivaldi天线设计

为了提高传统对拓式Vivaldi天线在低频段的增益以满足微波探测脑活动穿透力的需求,设计了一种尺寸为100 mm×120 mm×2 mm的对拓式Vivaldi天线。该天线在不改变原天线尺寸的情况下通过在接地层加载圆弧形反射器来改善天线在低频段的辐射特性。结果表明,在1~3 GHz频带内天线的VSWR<2,在工作频带内增益均高于4 dB,相对于未加载圆弧形反射器的情况,频带内增益最大提高了3 dB。对天线进行加工实测,实测与仿真结果吻合良好,使得该天线可以应用于人脑活动探测等领域。     

一种具有陷波特性的改进型Vivaldi 超宽带天线

为了提高常规Vivaldi 天线低频段前向辐射增益,避免超宽带天线对某些已有频段的影响,提出了一 种覆盖1. 2 ~14 GHz 的具有陷波特性的高增益超宽带端射天线。该天线通过在辐射贴片两侧加载Y 形缝隙,有利 于天线表面电流向槽线汇聚,使天线的辐射特性明显提高。低频部分(1. 2 ~7. 5 GHz)的增益比原始天线提高最多2 dB,通过使用CSRR 结构,实现了对WLAN 应用频段(5. 125 ~5. 825 GHz)的隔离,使该天线具有陷波特性。最终,对 天线实物进行加工和测试,进一步验证了设计的可靠性。     

宽带Antipodal Vivaldi天线的设计与分析

基于非周期天线理论,通过在传统Vivaldi天线的辐射区加载槽线,设计了一种新型Antipodal Vivaldi天线,显著提高了天线的特性。结果表明,该天线可实现对IEEE 802.11 a、b、g标准的完全覆盖,应用频带在2.26~2.6 GHz和5.7~6.1 GHz频率范围内,驻波VSWR均低于1.4,增益达到约7.5 dB,方向性良好,具有良好的应用价值。     

基于频率选择表面的宽角扫描阵列

设计并加工了一种基于双层频率选择表面(frequency selective surface, FSS)的一维Vivaldi阵列天线.首先采用周期边界条件分析无限大阵列中的单元特性, 利用等效传输线原理和广义散射参数矩阵来设计优化加载在Vivaldi阵列上方的介质宽角匹配层.然后, 在所加载的双层介质匹配层表面直接印制FSS结构使阵列扫描特性得到极大改善.仿真和实测结果表明, 一维Vivaldi阵列中心单元在7~12 GHz的有源驻波比均小于2.5, 在8~10 GHz波束扫描范围能够达到±60°.仿真结果还表明:采用双层FSS结构的Vivaldi阵列与未加载匹配层的Vivaldi阵列相比, 在7~11.5 GHz增益有2~4 dB的提高; 同时在扫描至±60°时, FSS结构的加载使得阵列在对应扫描角下的交叉极化下降了5~10 dB.     

加载对拓结构介质的高增益Vivaldi天线

Vivaldi天线属于渐变缝隙天线的一种, 被广泛应用于平面超宽带天线设计中.Vivaldi天线在理论上可以展宽带宽到无限大, 但受限于加工工艺和尺寸, 其增益提高效果并不明显.文中立足于经典Vivaldi天线, 在天线辐射前端加载对拓结构的介质, 仿真结果表明相对带宽扩展了79.1%, 在5.5 GHz与12 GHz处提高增益达3 dBi.过孔矫正技术可以使天线辐射的相位分布更加均匀, 提高幅度分布的口径效率.在对拓结构基础上, 天线辐射端加载相位矫正的过孔阵列结构, 仿真结果表明加载该技术后, 天线提高增益2 dBi以上.包含以上两种技术的天线结构具有高增益、便于设计、小型化的特点, 这为端射天线提高增益和增强定向性提供了新的思路.     

一种工作于0.7~3.8 GHz的小型化Vivaldi天线研究

利用电阻加载及开槽技术,设计了一种工作于0.7-3.8 GHz的小型化Vivaldi天线。利用电磁仿真软件HFSS 13.0对天线进行了仿真模拟,并与实测结果进行了对比。结果表明:在0.7-3.8 GHz内,S_(11)小于-10 dB,增益适中,天线性能良好。电阻加载在一定程度上缩小了天线的尺寸,利用指数渐变曲线阶梯型开槽方法,改善了天线在低频段的电特性。该天线后向辐射较小,具有很好的定向辐射性能,天线平面尺寸为70 mm×80 mm,可用于探地雷达。     

一种小面积馈电共面Vivaldi天线

设计了一种小面积馈电、增益平稳的小型化共面Vivaldi天线。该天线馈电部分的设计基于等效电路分析方法,通过在馈电耦合处设计了弯折型馈电微带线槽边短路与槽线开路的结构,有效减小了天线馈电面积。在此基础上,运用线性渐变的四分之一波长开槽及槽间寄生贴片加载技术,显著提高并稳定了天线增益。利用电磁仿真软件HFSS对该天线进行了建模分析。仿真结果表明该天线平面尺寸为60 mm×53.1 mm,工作频段为3~11 GHz,在工作频带内增益稳定在7~9 dBi内,辐射效率超过80%,波束稳定,满足室内通信测量及探测成像等领域的FCC超宽带应用需求。     

具有陷波特性梯形印制单极超宽带天线

设计了带三角形槽梯形辐射元和阶梯接地面的30 mm×30 mm印制单极超宽带天线原型.实验结果表明,原型天线驻波比小于2的阻抗带宽为2.8 GHz～12.81 GHz,频带内天线具有全向辐射特性,增益变化平坦,相位中心稳定.通过对原型天线振子体的缝隙加载,实现了具有带阻特性的陷波超宽带天线,其驻波比大于3的陷波频带为4.8 GHz～6.0 GHz,陷波频带内最高增益抑制为9 dB,而其他频段性能与原型天线基本一致.     

一种超宽带、大扫描角Vivaldi天线阵列

设计并加工测试了一款双面Vivaldi天线.通过结构优化, 提高了馈电效率和阻抗带宽, 并在组阵后显著降低了阵元间的互耦.实测结果表明该天线可以实现在2~8 GHz的频带内回波损耗(Return Loss, RL)小于-10 dB, 平均增益大于5 dBi.并采用“交错排列”的思路, 将所设计的双面Vivaldi天线组成超宽带阵列.此种方式可以有效解决天线尺寸和最佳阵列间距之间的矛盾, 进而抑制栅瓣, 增大波束扫描角范围.仿真分析表明, 在4~6 GHz时, E面交错阵列比普通一维阵列的扫描角范围提高20°左右.     

一种电阻加载的侧馈对拓Vivaldi 天线

本文提出了一种加载电阻侧面馈电的Vivaldi 天线,讨论了其设计方法,通过电磁仿真软件HFSS 对其结构尺寸 进行了仿真分析,并设计加工了工作频段为0.38GHz-4.8GHz 天线实物。结果表明该天线在0.38-4.8GHz 内匹配良好,辐 射定向性较好。与传统的Vivaldi 天线相比,该天线一方面由于采取侧馈和电阻加载的手段降低了天线尺寸;另一方面, 因增加了寄生贴片提高了天线增益。     

新型小尺寸带引向器波纹开眼对拓型Vivaldi天线

基于传统对拓型Vivaldi天线, 提出一种新型小尺寸对拓型Vivaldi天线.采用波纹、开眼和引向器等结构来展宽天线的工作带宽, 并分别对这三种结构对带宽的影响进行了分析.利用HFSS仿真优化得到的结构参数, 分别在两种介质材料上, 加工并测试了带引向器波纹开眼对拓型Vivaldi天线, 实测与仿真结果吻合.仿真与测试结果表明:两种介质上的天线工作频带均包含3~20 GHz, 尺寸仅为42.56 mm×40.16 mm×0.813 mm, 带内回波损耗S₁₁低于-10 dB, 带内增益均大于3 dBi, 最大增益达7.3 dBi, 交叉极化均小于-15 dB, 50%以上的频带交叉极化小于-20 dB, 最小可达-25 dB, 天线具有稳定的方向图, 良好的波形保真度, 是一种宽波束天线.     

加载引向器的小型化对跖Vivaldi天线设计与仿真

提出一种加载引向器的小型化对跖Vivaldi天线(AVA)。相比大多数对跖Vivaldi天线,该天线具有非常小的尺寸,其大小只有14 mm×34 mm×0.8 mm。引向器结构设置为三角形,置于天线的开口中间。相比传统的对跖Vivaldi天线,引向器能引导电磁波从天线的口径传输到介质板的边缘,这样造成的反射比较小且传输特性良好。此外,为了减小测量误差,将天线与超小型(SMA)头联合仿真,结果表明,该天线在5.2~11 GHz频段内S11<-10 dB,具有较宽的带宽;且在8.5~11 GHz范围内,天线的增益明显增加,验证了这种新设计的可行性。