超宽带锥削槽天线的分析和设计

李昕桉 李庆浩 王巍

摘要：设计了一种超宽带锥削槽天线，当频率为1.25GHz～7.92GHz时，其VSWR≤2，具有频带宽，方向性好的特点，能够广泛应用于通信对抗等领域。文中利用高频结构仿真软件HFSS对天线的馈电网络及辐射口径进行了优化，并进行了仿真分析，通过计算天线的驻波比、方向图、增益等特性验证了天线的超宽带特性。

关键词：超宽带 锥削槽天线 高增益

中图分类号：TN820 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）07-0177-02

1 引言

现代雷达、电子对抗、无线通信、射电天文等领域电子设备的不断升级和日益多功能化给天线提出了越来越高的要求，超宽频带天线及阵列已成为当前国内外天线领域的重要研究课题之一。锥削槽天线是一种应用日益广泛的超宽带天线，具有很宽的频带、高的增益以及良好的时域特性等优点。近年来，锥削槽天线一直受到国内外学者的热点研究。

2 锥削槽天线

2.1 锥削槽天线理论

本文设计的锥削槽是一种对数渐变超宽带天线，辐射部分的形状由以下对数函数决定，（χ1，z1）和（χ2，z2）为渐变槽线的起点和终点，R为渐变率。

（1）

（2）

（3）

式中，R是锥削槽的张开率，一般选择R的范围在-18～-14之间。锥削槽天线的最大截止波长与其口径尺寸有关，大约是口径尺寸的两倍。

2.2 馈电网络的设计

带状线-双面槽线转换器选用介电常数为2.2、损耗正切较小的TLY-5板材，厚度t1=t2=0.508mm。采用Ansoft HFSS电磁仿真软件对图1中模型进行优化设计，最终结构参数为：W1=0.89mm，W2=0.61mm，W3=0.32mm，L1=15mm，L2=2.03mm，L3=4.23mm，D1=8.5mm，R2=4.9mm，LT=0.23mm，AR=109°，仿真得到该转换器回波及传输特性 曲线如图2所示。

3 天线的仿真分析

通过对该天线参数模型进行优化仿真，最终得到该天线锥削槽张开率R=-17.3，天线开口尺寸为196mm，长度为310mm。

图3给出了锥削槽天线仿真驻波比曲线，该天线在1.25GHz至7.92GHz频率范围内的6.67GHz带宽VSWR<2。

图4给出了锥削槽天线的增益曲线，天线在7.5dBi以上增益的带宽为1.42GHz～8GHz范围内，整个频带内，最大增益约为14.3dBi，出现在7.6GHz处。图5、给出了该天线在1GHz、8GHz仿真方向图曲线，从图中可以看出，该天线具有较好的定向性。

4 总结

本文设计了一种对数结构形式的锥削槽 天线，相比于传统的指数锥削槽天线具有更高的增益及高频段更好的定向性。结果表明该天线能够在频率范围1.27～7.92 GHz内实现驻波比VSWR<2，天线的方向性较好、增益较高；同时，该天线结构简单，易于加工制造。

参考文献

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