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平衡馈电韦尔弟天线研究 许庆丰 叶素珍 （船舶重工集团公司723所225001）韦尔第天线（Balanced antipodal Vivaldi天线）具有宽频带、宽角的特性，采用带线馈电，易于与微波电路集成，且其体积小，重量轻，易于加工，在电子对抗领域具有很广泛的用途。本文分析了Balanced antipodal Vivaldi天线的辐射特性及带宽特性，并将实测结果与理论计算进行了对比。对于E面电场分布的不对称性，给出了一种解决方法，采用该方法后，有效地改善了E面方向图在低频时的不对称性。esearch of Balanced Antipodal Vivaldi Antenna Xu Qingfeng Ye Suzhen (The 723 Institute of CSIC, Yangzhou 225001,China) Abstract：The balanced antipodal vivaldi antenna fed by stripline is a kind of wideband wide-angle antenna, being the small size and light in weight, and convenient to be integrated with the microwave module, it has the broad application in ECM. The radiating property and the frequency band property of the antenna have been analyzed and verified by measuring, furthermore the unbalanced field distribution in E plane has been adjusted in some way . Keywords：Wideband; Vivaldi; Tapered slot antenna 1 引言 槽线天线（Tapered slot antenna）由于具有宽带、宽角、低交叉极化、易于与微波电路集成等优点而倍受青睐。TSA天线最早由Lewis et al于1974年提出，其后Gibson于1979年也对其进行了研究，并命名其为“Vivaldi”。传统的TSA天线由渐变张开的槽线印制于微波基片上构成，通常由微带线或带状线馈电。 根据其渐变形状的不同，TSA天线分为：线性渐变TSA（LTSA）、线性常数渐变TSA（Linear-constant TSA）、指数线渐变TSA（Exponential TSA）等。其中指数线张口，微带线馈电的TSA通常被称为Vivaldi天线。这些天线虽然具有较好的宽带、宽角特性，但是在设计时需要一个高效能的带线－槽线转换（如图1），因此，天线带宽常常受限于馈电电路的性能。而对于Antipodal Vivaldi天线（图2）来说，则不存在这个问题。这种天线对传统的Vivaldi天线进行了改进，馈电从微带线平滑过渡到双线，然后各自向反方向展开，构成渐变张开的槽线。采用这种馈电形式带宽甚至可以做到40:1[2]。但是，在Antipodal Vivaldi天线中，电场是不对称的，高频时其电场会严重倾斜，甚至可以达到90度[3]，导致很高的交叉极化。因此，更受欢迎的形式是Balanced antipodal Vivaldi天线（简称BAV）。这种天线将馈电形式由微带线改成了带状线，其电场上下对称，但其左右电场并不对称，由此而产生的一系列问题将在下面进行讨论。 图2 Antipodal Vivaldi、Balanced antipodal Vivaldi2 Balanced antipodal Vivaldi天线设计 目前，对于该天线并没有太多的设计规则[1]，大部分工作依赖于数值计算，但可以初步确定一些基本的尺寸。在此，渐变曲线的形状选择椭圆曲线，在[2]中认为，椭圆曲线的张口可以得到相似的E面和H面波束宽度。对于单个天线来说，开口的宽度决定了频带的最低频率，通常开口应不小于最低频率的二分之一波长，实际并不需要这么大，但天线的总宽度不应过小。端口阻抗取50Ω，由此可以确定带状线的线宽。 经过初始参数的确立，对其进行了优化设计，并进行了加工，如图3所示。天线实物长度100mm （另有10mm的延伸段，用以改善口面与空气的匹配）， 宽26.5mm，开口宽度15mm，椭圆渐变段长度57mm。图4－图6是实测的回波损耗及E面、H面方向图与计算结果进行的比较。 图3Balanced antipodal Vivaldi天线实物照片 图4 回波损耗（S11） 图5 8GHz、15GHz E