【導讀】vivaldi天線，并運用高頻結構仿真器對設計的天線進行仿真。主瓣增益約為7dB。從而能夠通過對比的方法尋找出相對優(yōu)良的低剖面設計方案。最后，對所設計傳統(tǒng)vivaldi天線運用側、后方開槽方式實現(xiàn)低剖面設計。瓣增益，側向柵欄，后向柵欄，介質(zhì)板。

　　

【正文】 以及隨著電子設備向集成化、小型化發(fā)展不斷變化的能力。 改進后的單個 Vivaldi 天線雖然已經(jīng)具有了超寬帶、高增益、定向性好等優(yōu)良的性能，但其真正的用途卻并不局限于此，而是用于組成 Vivaldi 天線陣列。事實上，Vivaldi 天線在組成陣列的時候，能夠突破以往陣列天線陣元之間需要間距的限制，Vivaldi 天線在組陣時，其相鄰陣元能夠實現(xiàn)緊密排列。這樣的組陣效果，不僅使得陣列單元的橫向尺寸因為互耦因素的存在得以大大減小、而且對于天線的加工也是較為有利的，因為，加工這樣的 Vivaldi 陣列天線時，可以對整排陣列單元一起光刻腐蝕，從而提高了天線制作上的精 度。 帶狀線饋電 Vivaldi 天線相比于傳統(tǒng)的微帶線饋電 Vivaldi 天線有著更好的阻抗匹配帶寬及輻射性能，因而近些年，帶狀線饋電 Vivaldi 天線也逐漸成為了縫隙天線領域的一個研究熱點。 本文對帶狀線饋電 Vivaldi 天線及其低剖面技術做了相關的研究： 1. 首先設計了一覆蓋頻段為 15GHz~25GHz 、帶狀 槽線饋電方式的傳統(tǒng) Vivaldi 天線。由電磁仿真軟件 HFSS 仿真結果表明，該天線具有良好的寬帶匹配特性，而天線的定向性卻有些差強人意了。 2. 其次針對傳統(tǒng)帶狀線饋電天線縱向尺寸較大、天線增益較 小、波束寬度較寬的不足，相繼提出了三種嘗試措施：在介質(zhì)基板上加金屬周期凹槽、在帶狀線側邊開橫向周期柵欄以及在帶狀線金屬板后方開縱向周期柵欄。仿真數(shù)據(jù)顯示，在金屬板側邊及后邊開周期柵欄的改進方法能夠有效地抑制副瓣、后瓣，從而達到改善天線增益及方向性系數(shù)的目的。 3. 最后在改善了天線性能的基礎上，嘗試實現(xiàn)帶狀線饋電 Vivaldi 天線的低剖面設計。對改進型 Vivaldi 天線 y 方向尺寸進行掃描，由掃描結果不難看出：改進后的 Vivaldi 天線（帶狀線金屬板側邊及其后邊開周期柵欄結構），在其縱向尺寸為 29mm 左右時，就能夠 達到傳統(tǒng) Vivaldi 天線的設計33 指標，從而實現(xiàn)了帶狀線饋電 Vivaldi 天線低剖面的設計。 由于各種主客觀的關系，本課題還有相當一部分有待完善的地方。比如，對金屬板側邊及后邊開周期柵欄設計中，由于時間較為倉促，并未對周期柵欄的寬度、深度以及柵欄間距進行優(yōu)化設計，即使意味著，文中給出的周期柵欄的參數(shù)并非最優(yōu)參數(shù)，如要進一步提升天線性能，可對周期柵欄結構進行優(yōu)化。 本文僅代表作者個人觀點，希望本文能夠為廣大縫隙天線研究者們提供些許成果及經(jīng)驗，疏漏之處望批評指正。 34 致 謝 四年的本科學習生活轉瞬即逝，向曾給予 我?guī)椭?、支持、鼓勵的老師、實驗室?guī)熜謳熃恪⑼瑢W以及親人朋友們表示誠摯的謝意！ 首先，由感謝導師桑磊老師。導師淵博的專業(yè)知識、認真的工作態(tài)度、嚴謹?shù)膶W術作風在進入實驗室的這段時間深深地影響了我，讓我受益終生。學習時，桑老師對我們遇見的問題耐心講解、悉心指導；生活中，桑老師對團隊的每一個人關愛有加。 其次由衷地感謝實驗室大師兄李祥祥博士。在課題的研究以及論文的撰寫過程中，師兄都給出了中肯的指導意見。師兄的關心和教導，無異于久旱逢甘雨，讓我在短短的幾個月從一個基礎知識薄弱、實踐能力欠缺的“小白”，逐漸成長為一名能夠獨立完成各項任務、解決種種難題的合格學生。師兄嚴謹?shù)膶W術作風、勇于吃苦耐勞的精神十分值得我去學習。 感謝實驗室王研、芮金城、陳榮敏、龐東偉、陳濤等團隊成員在我課題研究中給予的種種無私的幫助，雖然研究的課題不同，但還是從他們身上，借鑒了很多，真的非常感謝！ 最后，特別感謝父母在這過去的 20年里對我的悉心照顧，以及對我的支持與培養(yǎng)。 作者： 盧保軍 2020 年 5 月 22 日 35 參考文獻 [1] H. Sehantz., A Brief History Of UWB Antennas [J].Aerospace And Electronic Systems Magazine， 2020， ， ， . [2] M. A. PeyrotSolis, G. M. GalvanTejada, H. JardonAguilar, State of the Art in UltraWideband Antennas, 2nd International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ICEEE) and XI Conference on Electrical Engineering (CIE 2020) Mexico City, Mexico. September 79, 2020： 101 105. [3]鐘順時 . 矩陣微帶天線的帶寬和寬帶頻帶技術 [J].電子科學學刊， 1985,7(2)：212221 [4] . Isbell, Log periodic dipole arrays, ERE Transactions on Antennas and Propagation, col. AP8, no. 3, May 1960, pp. 260267 [5] S. –S. Zhong, X. –L. Liang, W. Wang, Compact elliptical monopole antenna with impedance bandwidth in excess of 21:1, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 55(11), : 30823085 [6] S. Honda, M. Ito, H. Seki, and Y. Jinbo. A disk monopole antenna with 8:1 impedance bandwidth and omnidirectional radiation pattern. International Symposium on Antennas and Propogation , 1992:11451148. [7] . Ma and S. K. Jeng. A pact taperedslotfeed annular slot antenna for ultrawideband applications. IEEE Antennas and Propagation Society Symposium, 2020:29432946. [8]C. MoralesSilva and J. Wang. CPWfed arrowshaped slot antenna design for ultra wide band(UWB) applications. IEEE 10th Annual Wireless and Microwave Technology Conference, 2020:14. [9] 李校林 ,楊軍 .基于腔模理論的小型雙頻寬帶微帶天線的研究與設計 [J].重慶郵電大學學報 :自然科學版 , 2020, 22(1): 59 62. [10] Sun Y. X., Chow Y. L., Fang D. G., Luk K. M. CAD formula of rectangular micro strip patch antenna on thick substrate [C]. IEEE Antenna and Propagation Symposium, 2020:866869. [11] Targonski S. D., Waterhouse . Pozar . Wideband aperture coupled stacked patch antenna using thick substrate [J]. Electronics Letters, 1996,32 (21):19411942. [12] M. Chiappe, G. L. Gragnani, Vivaldi Antennas as Detectors for Microwave Imaging: Some Theoretical Results and Design Considerations [J], IEEE IST 2020Intermational Workshop on Imaging Systems and Techniques, May 2020:2227. [13] Sloan et al. A broadband micro stripto slot line transition [J], Microwave and optical technology letters, 1998, 18(5): 339342. 36 [14] Constantine A. Balanis , Antenna Theory Analysis and Design(second edition), John wiley amp。Sons , Inc,1997:2325 [15] Chang fei Zhou, Jia hui Fu, Yuan ming Guo, Wan Chen, Substrate Integrated Waveguide Circularly Polarized Antenna, APS International Symposium (Digest), 2020:p654655. [16] 王昌弢，應用于 UWB 的對蹱 Vivaldi 天線分析與研究，東南大學碩士論文， 2020:42 [17] 吳群 ,宋朝暉 .微波技術 .哈爾濱工業(yè)大學出版社 ,2020:6869 [18] 宋躍 . 多頻帶超寬帶印刷天線及錐削縫隙陣列研究 . 西安電子科技大學博士論 文， 2020:14 16. [19] 延曉榮，小型化超寬帶和極寬帶印刷天線，上海大學博士論文， 2020:14. [20] F J GarciaVidal, L MartinMoreno, J B Pendry. Surfaces with holes in them: new plasmonic metamaterials. J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 7 2020: 97101. [21] 邊莉， Vivaldi 超寬帶天線設計及 FDTD 研究，哈爾濱工業(yè)大學碩士論文， 2020： 46 [22] 王建朋，超寬帶天線設計及應用研究，國防科技大學碩士論文， 2020： 25