在射频微波技术领域,毫米波(MMW)的应用越来越受到关注,它在高速无线通信、雷达探测、医疗成像和精密测量等领域有着广泛的应用。毫米波的频率范围通常从30GHz到300GHz。然而,由于波长短,毫米波传输受到大气和环境因素的影响较大,因此设计出能够提供稳定和高效性能的毫米波天线对于确保系统性能至关重要。
本文介绍了一种适用于毫米波应用的平衡对映Vivaldi天线(BAVA)的改进设计。Vivaldi天线是一种宽频带、高增益的天线设计,它能够提供很低的交叉极化水平,但由于其结构的特性,在高频时会出现E平面波束倾斜的缺陷。为了应对这个挑战,本文提出了一种结合了基板切削(CUT)、额外基板(ADS)和混合槽边缘(MSE)的新结构。
文中首先回顾了BAVA在超宽带(UWB)应用中的使用历史,BAVA因其宽频带、高指向性和低交叉极化而受到青睐。然而,文献中也指出了BAVA在高频时E平面波束倾斜的问题。前人的研究尝试通过延伸和塑形BAVA的基板来增强特定频段的增益并缓解高频时的波束倾斜,但这些方法增加了天线的尺寸,并且在毫米波段由于基板过于薄而效果不佳。
为了解决这些问题,本文中设计的BAVA-CUT-ADS-MSE天线结构不增加总尺寸的情况下,有效地消除了传统BAVA在E平面的波束倾斜现象。这种天线通过不对称的结构设计实现了这一目标。此外,利用混合槽边缘(MSE)提高了整个工作带宽内的天线增益和降低副瓣电平(SLL),从而提升了辐射性能。
具体来说,新设计的BAVA-CUT-ADS-MSE包括两块支持性基板、两块额外基板和三层铜膜(包括中间一层的导电层和两层接地层)。混合槽边缘(MSE)的设计有助于提高天线在较低频率下的增益至10dB,而基板切削技术(CUT)则将天线在较高频率下的增益提升至15dB。另外,该设计在保持-10dB反射损耗(S11)的同时,还实现了更低的副瓣电平(SLL)。
在本研究中,作者详细介绍了新设计天线的结构组成,并通过实验验证了设计的有效性。结果表明,与传统BAVA相比,该改进设计的BAVA-CUT-ADS-MSE天线在毫米波频段内具有更优的性能。
该研究的关键词包括平衡对映Vivaldi天线(BAVA)、毫米波(MMW)、成像、超宽带(UWB)等,这些关键词精确地概括了文章的研究背景和所关注的技术领域。这项研究不仅在理论上推进了Vivaldi天线的设计理念,也为毫米波通信系统的设计提供了新的技术方案,具有重要的学术价值和应用前景。