基于加载方法的小型化Vivaldi天线研究

摘要

本文主要研究了Vivaldi天线的小型化技术，分别使用了导体加载、电阻加载、混合加载和添加寄生单元的方法进行小型化研究。
　　 首先，对寄生单元进行了研究，设计了一种带有寄生单元的印刷偶极子天线，覆盖2.3GHz-3.9GHz频段，仿真及实测结果表明，该寄生单元能有效展宽带宽，提高增益，而且增益在绝大部分工作频带内稳定在9dB。然后，针对传统Vivaldi天线尺寸较大的不足，设计了一种带有寄生单元的导体加载Vivaldi天线，天线尺寸约为0.16λ×0.23λ×0.09λ，使得天线在1.4GHz-5GH频段VSWR＜2，带宽为3.6：1，天线的阻抗带宽得到展宽。
　　 其次，通过使用在传统Vivaldi天线添加寄生单元和电阻加载的方法，设计了一种加载电阻的Vivaldi天线，在0.9GHz-6.2GHz频段中，天线的VSWR＜2，带宽为6.9∶1，尺寸为0.26λ×0.15λ(长×宽)，并且具有平面结构，定向性较好。参数分析表明，通过调整优化加载电阻的阻值和寄生单元的尺寸可以实现天线的宽带性能。
　　 最后，设计了一种加载导体和电阻的混合加载Vivaldi天线，在1GHz-6.8GHz频段中，实测天线的VSWR＜2.2，尺寸为0.28λ×0.17λ×0.13λ(长×宽×高)，定向性较好。参数分析表明，通过调整优化加载电阻的阻值以及加载导体的尺寸可以实现天线的宽带性能，并且天线的辐射效率大于38％以上，增益为-0.8dB-8.5dB，在保证较高辐射效率的前提下，实现了Vivaldi天线的超小型化设计。