基于高介电常数超表面透镜调制的性能增强对跖Vivaldi天线

2021年第22卷第12期

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《信息与电子工程前沿（英文）》 >> 2021年第22卷第12期 doi: 10.1631/FITEE.2100139

基于高介电常数超表面透镜调制的性能增强对跖Vivaldi天线

1湖南大学电气与信息工程学院，中国长沙市，410082；2国防科技大学电子科学学院，中国长沙市，410073

收稿日期： 2021-03-15 录用日期： 2021-12-23 发布日期： 2021-12-23

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摘要

设计了工作频段为2～20 GHz的超表面单元以增强对跖Vivaldi天线的增益和辐射性能。设计的超表面单元结构简单、超宽带性能稳定、介电常数高，可独立调制两个极化电磁波。分析了单元上的电流分布，并提取等效电磁参数，以验证超表面单元对x极化电磁波和y极化电磁波进行独立调制的能力。设计的超表面单元被集成到对跖Vivaldi天线的口径中形成超表面透镜，用于引导电磁波传播。提出两种超表面透镜，将它们分别集成到对跖Vivaldi天线中衍生出天线Ant1和Ant2，并从电场幅度和相位角度分析透镜对电磁波的调制作用，进而得到最终设计方案。根据优化设计结果，加工并测试对跖Vivaldi天线和提出的天线Ant2，测试与仿真结果吻合良好。Ant2测得的阻抗带宽基本覆盖2～18 GHz频段，与传统对跖Vivaldi天线相比，提出的天线Ant2增益提高0.6～3.7 dB，副瓣电平大大降低，方向性也得到明显改善。

关键词

对跖Vivaldi天线 ; 超宽带 ; 高介电常数 ; 双极化 ; 超表面透镜