超寬帶異面Vivaldi接收天線的設計與研究
由方程看出,參數c1和c2是影響曲線變化速度最明顯的參數,它們也直接影響天線的開口大小,進而影響接收天線的低頻特性,即在頻率較低時反射系數的優劣。通過掃描,發現c1和c2對S11參數的影響如圖2。
(a)參數c1對S11的影響
(b)參數c2對S11的影響
圖2參數c1和c2對S11的影響圖
從圖2可以看出,c1和c2對S參數確實有明顯的影響,當c1=66,c2=26時,S參數存在最優解,優于它們取其他值的情況。經過掃描,發現方程內其他參數對天線性能也有些影響,還有倒角半徑r也會影響S參數,取r=30時為最優,如圖3。
圖3倒角半徑r對S參數的影響
經過優化,得到未加巴倫過渡時單天線的最優參數表如下
表1未加巴倫過渡時單天線的最優參數表
r | a1 | a2 | b1 | b2 | c1 | c2 | d1 | d2 |
30 | 6.45 | -4.05 | 1.2 | 1.3 | 66 | 26 | 0.1 | 0.1 |
按照表1所取參數,通過仿真,得到S參數如圖4,方向圖如圖5.
圖4優化后天線S參數圖
圖5優化后天線各頻率E面方向圖
由圖4可以看出,未加巴倫時天線的最低頻率為318MHz(以-10dB為標準),但是在450MHz和750MHz處存在兩個小的阻帶,這是由于饋電處的阻抗不匹配造成的。從圖5可以看出,該天線在各個頻率的方向圖相差不大,E面方向圖有良好的全向性,即對接收時天線的擺放角度要求不高,這對于接收天線是必須要求的。
3線性漸變巴倫過渡的設計
如圖6所示,該巴倫過渡為從微帶到平行雙線的過渡,介質基片采用和天線一樣的材料,,厚度
,長寬
。為了使結構簡單,易于加工,從微帶段到雙線段采取線性過渡。為了驗證過渡效果,采取背靠背過渡形式進行檢驗。
圖6天線的平衡饋電巴倫設計
(a)參數w1對巴倫S11的影響
(b)參數w2對巴倫S11的影響
圖7參數w1和w2對巴倫的S11參數影響圖
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