张天水 杨丽娜 张文涛 稂华清

摘要： 通过天线单元中加载金属化过孔及馈电端采取三级阻抗变换等一系列手段设计一种Vivaldi天线单元， 在5～11 GHz频段内驻波VSWR<2， 物理尺寸只有14 mm（宽度）×32 mm（高度）×1.07 mm（厚度）， 相比于传统Vivaldi天线， 单元宽度尺寸减小了53%， 并通过对辐射贴片边缘开槽降低了天线E面耦合， 达到了超宽带小型化的设计结果。 利用该单元设计了一个7×7的矩形阵列， 该阵列全频带内扫描角度可达±60°， 满足阵列天线设计要求， 可应用于空空导弹弹载的超宽带相控阵天线中。

关键词： 超宽带； 宽角扫描； 小型化； Vivaldi天线； 天线阵列； 相控阵

中图分类号： TJ765.3+31； TN821+.8文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2018）04-0089-06

0引言

在民用领域， 无线移动通讯技术飞速发展， 为人们的生活提供了巨大的便利。 近年来， 各国研究人员在通讯设备小型化和宽频化方面开展了大量的研究工作。 在宽频化天线设计方面， Leach M等人通过对超宽带圆形天线增加贴片和改变背板设计等手段， 将基板的面积减小了20%， 优化了低频段匹配， 最终达到了在1.5～12 GHz频段范围内回波损耗小于-10 dB[1]。 Mahmud M Z等人设计了一个用于微波成像的超宽带贴片天线， 采用芙蓉花瓣形状的辐射贴片和梯形地板， 该天线在3.01～11 GHz范围内的回波损耗小于-10 dB[2]。 在小型化天线设计方面， Chan H S等人设计了一种带有寄生结构的新型平面倒F天线， 该天线的物理尺寸为30 mm×15 mm×3 mm， 在3.0～6.5 GHz频段内的回波损耗小于-10 dB[3]。 在军用领域， 随着雷达、 探测、 预警、 制导以及电子对抗等技术的不断发展， 促使电子设备向着小型化和宽频带方向发展。 尤其是空空导弹雷达导引头部分由于其口径尺寸较小和抗干扰的强烈需求， 小型化和宽频带的天线单元更具有研究的价值和必要性[4-5]。

Vivaldi天线是一种高增益、 宽频带的端射行波天线， 由于具备成本低、 易加工的特点， 得到广泛的应用和研究[6-8]。 传统的Vivaldi天线的设计尺寸与工作频带密切相关， 宽度一般为最低频点波长的一半， 制约了天线单元的结构小型化。……