X頻段Vivaldi天線簡單設(shè)計方案

　　測量包括產(chǎn)生S參數(shù)和輻射方向圖。圖6是用于評估Vivaldi天線S11參數(shù)的測試設(shè)置實例。在進行測量之前，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)必須先完成校準(zhǔn)。然后將Vivaldi天線的50Ω連接器和VNA的端口1連接器通過一根50Ω的低損耗同軸電纜連接起來。VNA測量頻率范圍被設(shè)為8到12GHz。

　　一旦從VNA獲得S11 log magnitude值，就能與Momentum分析得到的仿真結(jié)果進行比較。通過比較可以發(fā)現(xiàn)用于輻射方向圖測量的最佳頻率是9.20GHz。用于輻射方向圖測量的測試設(shè)置如圖7所示。為了完成這些測量，需要將微波信號發(fā)生器通過一根高質(zhì)量的50Ω同軸電纜連接到Vivaldi天線的SMA連接器。信號發(fā)生器被調(diào)諧到天線的最佳頻率9.20GHz，它的輸出功率電平被設(shè)為+10dBm。如果這是正確的天線最佳頻率，那么測量得到的輻射方向圖應(yīng)該匹配仿真結(jié)果。

　　將作為測量接收器并且具有合適頻率范圍的微波頻譜分析儀通過一根低損耗50Ω同軸電纜連到另一根Vivaldi天線，然后將該分析儀調(diào)諧到信號發(fā)生器使用的頻率范圍(8到12GHz)。

　　為了同時測試Vivaldi天線發(fā)射器和接收器，發(fā)射器和接收器之間的距離應(yīng)設(shè)置在1米或1米以上。接收天線可以被旋轉(zhuǎn)到不同的角度，而發(fā)射天線被設(shè)定在一個固定角度。這種設(shè)置對測量Vivaldi天線接收到的功率以及確定天線的極場輻射方向圖是非常有利的。接收天線能以10度的步距在0到360度內(nèi)任意旋轉(zhuǎn)，頻譜分析儀上測量的功率電平單位是dBm。Vivaldi天線發(fā)射的功率可以通過將作為發(fā)射器的Vivaldi天線代替喇叭和拋物線發(fā)射天線得到。

　　增益測量測試設(shè)置與輻射方向圖測量相同。喇叭型天線通過一根精密的50Ω同軸電纜連接到信號發(fā)生器并用作發(fā)射器。信號發(fā)生器的頻率被設(shè)在9.20GHz，功率電平被設(shè)在0dBm。Vivaldi天線通過同軸電纜連接到頻譜分析儀，而喇叭型天線則指向Vivaldi天線。Vivaldi天線接收到的功率被顯示在頻譜分析儀的顯示器上，根據(jù)該功率值可以計算出增益來。

　　如前所述，對Vivaldi天線的主要測量參數(shù)包括S參數(shù)、輻射方向圖和增益。正如Langley et al.在199612中建議的那樣，對最佳的天線性能來說S11 log magnitude應(yīng)低于-15dB。一個設(shè)計合理的Vivaldi天線的輻射方向圖應(yīng)顯示具有定向傳播特性的端射式輻射方向圖。天線應(yīng)有中等程度的增益才能在微波成像應(yīng)用中有高的發(fā)射效率。

本文系列文章的最后一部分將探討哪些因素會影響對Vivaldi天線的測量。

　　本系列文章的第三部分比較了對設(shè)計制造的X波段天線的實際測量結(jié)果和利用安捷倫科技公司(www.agilent.com)提供的Advanced Design System(ADS)軟件做的仿真結(jié)果。最后我們將探討哪些因素會影響對Vivaldi天線的測量。