3。1。6 贴片开槽
贴片开槽技术指的是在辐射贴片表面开槽,改变电长度。开槽后电信号还要沿槽走,相当于增加了电长度,因此天线的谐振频率前移,从而天线的尺寸也得以减小。同时,开槽技术会改变电流走向,谐振频率点可能较近也可能较远,较近时可以拓展带宽实现小型化,较远时还可以实现多频段工作。
3。2 小型化技术
我们知道,频率确定时其波长也是确定的,天线的尺寸也基本确定。该技术指的是,我们希望在保证电性能基本不变的前提下减小天线尺寸,而实际上天线尺寸的减小会带来电性能变坏,如频带变窄,驻波比恶化,增益下降等。这也是研究重点内容。常用的天线小型化的方法有下面几种。
3。2。1 高介电常数基板法
微带天线中,f一定时,天线的尺寸与基板介电常数之间满足下列公式:
(2-7)
由上式可知,f一定,L和呈反比关系,因而可以通过去较高的Ɛr值来降低天线的尺寸,以实现天线小型化。但从前面宽频带的方法中我们知道,Ɛr高会导致基板对电磁波的束缚增加,会使阻抗带宽有所变窄,同时高介电常数会增加介质损耗,降低增益,制作成本也会随之上升,不利于节约成本。
3。2。2 短路加载法
在天线结构的适当位置加载短路面、短路壁、短路钉,这种方法称为短路加载,它的原理是改善了天线的电流分布,与天线加载原理相似。加短路针是最直接的方式,找对短路点基本上可以减小一半的尺寸,但是要以增益的下降作为代价。本文对印刷平面LPDA的设计中,在天线终端加入了短路面,结果表明驻波比特性改善。
3。2。3 曲流技术文献综述
与前面所讲的天线开槽原理一样,都使天线电流弯曲,改变了电流路径的长度,从而降低谐振频率。它的缺点是在地板开槽会导致天线后瓣变大,主辐射方向增益降低。这削弱了端射天线的方向性。在第4章AVA设计中会用到开槽技术,上述优点和缺点都得到验证。
4 对踵Vivaldi天线的设计
4。1 技术指标
工作频率范围:4GHz~8GHz
电压驻波比: VSWR2
增益: 大于4dB
极化方式: 线极化
输入阻抗: 50ohm
适用锥台弹头尺寸:10mm*50mm*50mm(上底d*下底D*高h)
4。2 尺寸分析
与传统Vivaldi天线相比,AVA的阻抗较低,因此更容易实现宽带匹配。此外,由于最高频率不受槽线最窄处限制,它具有很宽的频带。缺点是交叉极化较严重。
因此,本论文设计了超宽带微带馈电的对踵Vivaldi 天线,频带范围为4GHz~8GHz,进行尺寸分析时需要考虑到以下问题:
(1)当0。005λ<teff<0。03λ 时,可以认为AVA交叉极化性能能够支持正常工作[4]。其中teff为介质板的有效厚度,由下式得到。
(4-1)
其中t为介质基片的实际厚度。根据以上条件的限制,我们选用介质板材料FR4(Ɛr=4.4),厚度为1。6mm。
(2) 根据微带线的特性阻抗公式[5],利用微带线计算工具,已知微带线特性阻抗为50ohm,计算得出微带线宽度W为2。7mm。