Vivaldi天線設(shè)計與分析

2016-10-25 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

Vivaldi 天線,也稱錐形槽天線(TSA),是一種針對寬帶應(yīng)用的理想天線。它結(jié)構(gòu)簡單、易于制造,同時還有很高的增益,因此非常受歡迎。設(shè)計Vivaldi 天線時,我們可以使用仿真軟件來計算它的遠場模式和阻抗。

名稱由來

Vivaldi 天線由Peter Gibson 發(fā)明。Gibson 酷愛音樂,這也許就是他選擇以巴洛克作曲家Antonio Vivaldi 的名字來命名這款天線的原因。雖然有多個故事版本,但Gibson 極可能是因為天線形狀類似于Vivaldi 時代的一種樂器而選了這個名字,類似小提琴、大提琴或小號的截面。

一款通用型天線

Vivaldi 天線具有很強的可塑性。天線在一層柔韌的薄基底上構(gòu)建,因此能夠適應(yīng)各種表面;這也意味著它可以用于不同環(huán)境下的各種應(yīng)用。

有一份專利就涉及在飛機中使用雙Vivaldi 單元饋電部分,這正是由于天線能夠做成流線型的緣故。另一個Vivadi 天線可以用于飛機中的原因是,它最高能夠處理2 馬赫的速度?，F(xiàn)在這類天線正日趨成熟。

飛機(圖片為Bj?rn 自行拍攝。
已獲得Creative Commons Attribution Share Alike 2.0授權(quán),并通過Wikimedia Commons分享)

您還可以在醫(yī)院里看到Vivaldi 天線。結(jié)合天線與微波成像技術(shù),醫(yī)生能夠更好地進行乳腺癌和腦癌檢測。

當(dāng)使用Vivaldi 天線進行乳腺癌檢查時,會用到一種名為I-MUSIC 的干涉儀。這里的MUSIC 并非作曲家Vivaldi 所譜寫的音樂,I-MUSIC 是干涉多信號分類(interferometric Multiple Signal Classification) 的首字母縮寫,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一種強大的腫瘤檢測方法。

Vivaldi 天線(本身及修改版)的應(yīng)用范圍非常廣。安保人員可以用它來探測隱藏的武器,軍事人員可以將它按陣列結(jié)構(gòu)安置作為高量程雷達。

本款通用型天線可以實現(xiàn)許多功能,但首先我們希望分析一下天線的設(shè)計來了解它的工作原理。

借助仿真分析Vivaldi 天線的設(shè)計

我們使用Vivaldi 錐形槽天線(TSA) 模型分析了天線的遠場模式和阻抗,借此對天線進行分析。

我們的模型模擬了一個真實的Vivaldi 天線設(shè)計,使用介電薄層基底來表征天線。在基底之上,錐形槽上附有一層完美電導(dǎo)體(PEC) 接地面圖案。我們通過指數(shù)函數(shù)e0.044x 得到了錐形槽的曲線。錐形槽本身看起來有些像喇叭,寬端逐漸彎成一條較窄的線。但與喇叭不同的是,薄端會連接至一個圓槽,寬端則會向空氣敞開,如下圖所示。