微带渐变缝隙天线也有着长时间的发展[3],1974年美国的雷声公司的L.R.Lewis在当年的APS年会上发表了题为ABroadbandStriplineArrayElement的文章中提出了一种微带线馈电波导开槽天线,这种具有开口方向端射特性的天线结构被视为是开槽天线的起源。Lewis提出的天线的结构可以视为由矩形波导开槽并由微带馈电的一种天线形式。天线在两层外导体上开出两个边缘为曲线的槽,槽的长度为0.37,槽的最大宽度为0.6,两层外导体之间的间隔为0.05,用于激励的带状线的特性阻抗为70欧姆。该天线的负责机制是从带状线馈入的TEM电磁波传输至开槽位置,并在槽的左右两边激励起感应电压并相应的产生了感应电磁波,感应电磁波沿着垂直于槽宽的方向向外辐射,天线辐射的电磁波为线极化波。这种辐射机制明显属于行波辐射,所以这种开槽天线可以归为行波天线的范畴。作者在文章中提出,这种类型的天线结构有两个传输区域必须分别具备带宽的特性,一个区域为带状线的主摸与槽中往外辐射的行波之间的能量传输:另一个是槽内的行波离开槽的边缘往自由空间的能量辐射。

Lewis提出的开槽天线单元的VSWR低于2的带宽大于1倍频程。固定槽的最大开口宽度时,天线的增益与槽的长度有关。在槽的长度为0.37时,天线在工作频带内的带宽为1dB到3dB,延长槽的宽度可以使天线在相同频带内的增益超过4dB。

英国Philips研究实验室的P.J.Gibson发表了一篇名为TheVivaldiAerial的论文中提出了一种指数渐变缝隙微带天线,天线的金属层印在高介电常数的介质板上,这种天线属于行波天线,在理论上具有无限看得瞬间频带带宽。

Gibson将这一种新的微带天线命名为Vivaldi天线的原因是这种含有指数渐变曲线的天线结构让他联想起了小提琴,而著名的突尼斯作曲家、小提琴家AntonioVivaldi是Gibson最欣赏的音乐家。

P.J.Gibson提出的Vivaldi天线是渐变微带缝隙天线研究真正意义上的开端,微带渐变缝隙天线这种新的天线形式伴随着20世纪80年代以来微带天线突破式的发展推广及应用得到了极大的发展。Gibson在文章中重点阐述的是以指数曲线为轮廓的渐变缝隙天线具有很好的超带宽特性,后续的研究者则针对微带渐变缝隙天线的各个方面进行了深入的研究及创新,比如缝隙的类型,馈电方式,基板对天线性能的影响,天线的阻抗匹配特性,天线的辐射特性,天线的极化特性等。

随着雷达应用需求的不断扩展,作为关键部件的天线,尤其是主流的有源相控阵天线的发展日新月异。为适应现代雷达的高设计指标要求,新的解决方案、设计理论、材料以及微波器件正不断涌现,天线微波领域面临着新的技术。左手材料(Left-HandedMaterial,LHM)作为一种应用材料,可为天线微波领域提供更多的技术选择。LHM具有介电常数占与磁导率同时为负值的电磁特性,这与自然界中的大多数材料有着直接的差异。电磁波在该介质中传播时,电场强度、磁场强度与传播矢量三者遵循左手螺旋定则,因此存在负折射效应、逆多普勒效应、逆切仑科夫辐射和理想透镜等多种奇特物理现象。

美国麻省理工学院的Smith等人根据Pendry的理论模型及设计思想,首次制备出在微波波段同时具有负介电常数和负磁导率的材料,并通过实验观察了负折射现象旧1。LHM由此引起了科学界的浓厚兴趣,对其基本理论和实验的研究正不断完善,其已成为近年来物理学和电磁学领域的研究热点。

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