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1、使用COMSOL进行Vivaldi天线设计分析Vivaldi天线，也称锥形槽天线(TSA),是一种针对宽带应用的理想天线。它结 构简单、易于制造，同时还有很高的增益，因此非常受欢迎。设计Vivaldi天 线时，我们可以使用仿真软件来计算它的远场模式和阻抗。名称由来Vivaldi天线由Peter Gibson发明。Gibson酷爱音乐，这也许就是他选择以 巴洛克作曲家Antoni。Vivaldi的名字来命名这款天线的原因。虽然有多个故 事版本，但Gibson极可能是因为天线形状类似于Vivaldi时代的一种乐器而 选了这个名字，类似小提琴、大提琴或小号的截面。一款通用型天线Vivaldi天线具有
2、很强的可塑性。天线在一层柔韧的薄基底上构建，因此能够 适应各种表面；这也意味着它可以用于不同环境下的各种应用。有一份专利就涉及在飞机中使用双Vivaldi单元馈电部分，这正是由于天线能 够做成流线型的缘故。另一个Vivadi天线可以用于飞机中的原因是，它最高 能够处理2马赫的速度。现在这类天线正日趋成熟。飞机。（图片为BjGrn自行拍摄。已获得 Creative Commons Attribution Share Alike 2. 0 授权，并通过Wikimedia Commons 分享）您还可以在医院里看到Vivaldi天线。结合天线与微波成像技术，医生能够更 好地进行乳腺癌和脑癌检测。当使
3、用Vivaldi天线进行乳腺癌检查时，会用到一种名为I-MUSIC的干涉仪。 这里的MUSIC并非作曲家Vivaldi所谱写的音乐，MUSIC是干涉多信号分类 (interferometric Multiple Signal Classification)的首字母缩写，现在已 经发展成为一种强大的肿瘤检测方法。Vivaldi天线(本身及修改版)的应用范围非常广。安保人员可以用它来探测 隐藏的武器，军事人员可以将它按阵列结构安置作为高量程雷达。本款通用型天线可以实现许多功能，但首先我们希望分析一下天线的设计来了 解它的工作原理。借助仿真分析Vivaldi天线的设计 我们使用Vivaldi锥形槽天
4、线(TSA)模型分析了天线的远场模式和阻抗，借此 对天线进行分析。我们的模型模拟了一个真实的Vivaldi天线设计，使用介电薄层基底来表征天 线。在基底之上，锥形槽上附有一层完美电导体(PEC)接地面图案。我们通过 指数函数e0.044x得到了锥形槽的曲线。锥形槽本身看起来有些像喇叭，宽端 逐渐弯成一条较窄的线。但与喇叭不同的是，薄端会连接至一个圆槽，宽端则 会向空气敞开，如下图所示。Vivaldi天线的几何反转基底，将看到一个50 Q的短路微带馈线，作为PEC表面模拟。这是一个 关键的设计单元，因为线上的集总端口会用于激励天线。完美匹配层(PML)环绕着整个模拟域。它发挥着电波暗室的功能，将吸收所有 的辐射能量。使用C0MS0L Multiphysics和RF模块建立和求解天线模型后，我们得到了多 种形式的结果。SWR绘图显示，我们的模型拥有良好的宽带阻抗匹配。在大部 分的模拟范围中，该值甚至优于2:1。SWR绘图形式的仿真结果我们还创建了一个模型来展示远场模式。我们知道Vivaldi天线辐射模式指向 锥形槽的宽端。从模型来看，远场模式确实表现出了定向辐射模式。5. 5 GHz下的三维远场模式