Vivaldi天線(xiàn)設(shè)計(jì)與分析

2016-10-25  by:CAE仿真在線(xiàn)  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

Vivaldi 天線(xiàn),也稱(chēng)錐形槽天線(xiàn)(TSA),是一種針對(duì)寬帶應(yīng)用的理想天線(xiàn)。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造,同時(shí)還有很高的增益,因此非常受歡迎。設(shè)計(jì)Vivaldi 天線(xiàn)時(shí),我們可以使用仿真軟件來(lái)計(jì)算它的遠(yuǎn)場(chǎng)模式和阻抗。

名稱(chēng)由來(lái)

Vivaldi 天線(xiàn)由Peter Gibson 發(fā)明。Gibson 酷愛(ài)音樂(lè),這也許就是他選擇以巴洛克作曲家Antonio Vivaldi 的名字來(lái)命名這款天線(xiàn)的原因。雖然有多個(gè)故事版本,但Gibson 極可能是因?yàn)樘炀€(xiàn)形狀類(lèi)似于Vivaldi 時(shí)代的一種樂(lè)器而選了這個(gè)名字,類(lèi)似小提琴、大提琴或小號(hào)的截面。

一款通用型天線(xiàn)

Vivaldi 天線(xiàn)具有很強(qiáng)的可塑性。天線(xiàn)在一層柔韌的薄基底上構(gòu)建,因此能夠適應(yīng)各種表面;這也意味著它可以用于不同環(huán)境下的各種應(yīng)用。

有一份專(zhuān)利就涉及在飛機(jī)中使用雙Vivaldi 單元饋電部分,這正是由于天線(xiàn)能夠做成流線(xiàn)型的緣故。另一個(gè)Vivadi 天線(xiàn)可以用于飛機(jī)中的原因是,它最高能夠處理2 馬赫的速度?,F(xiàn)在這類(lèi)天線(xiàn)正日趨成熟。

飛機(jī)(圖片為Bj?rn 自行拍攝。
已獲得Creative Commons Attribution Share Alike 2.0授權(quán),并通過(guò)Wikimedia Commons分享)

您還可以在醫(yī)院里看到Vivaldi 天線(xiàn)。結(jié)合天線(xiàn)與微波成像技術(shù),醫(yī)生能夠更好地進(jìn)行乳腺癌和腦癌檢測(cè)。

當(dāng)使用Vivaldi 天線(xiàn)進(jìn)行乳腺癌檢查時(shí),會(huì)用到一種名為I-MUSIC 的干涉儀。這里的MUSIC 并非作曲家Vivaldi 所譜寫(xiě)的音樂(lè),I-MUSIC 是干涉多信號(hào)分類(lèi)(interferometric Multiple Signal Classification) 的首字母縮寫(xiě),現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一種強(qiáng)大的腫瘤檢測(cè)方法。

Vivaldi 天線(xiàn)(本身及修改版)的應(yīng)用范圍非常廣。安保人員可以用它來(lái)探測(cè)隱藏的武器,軍事人員可以將它按陣列結(jié)構(gòu)安置作為高量程雷達(dá)。

本款通用型天線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)許多功能,但首先我們希望分析一下天線(xiàn)的設(shè)計(jì)來(lái)了解它的工作原理。

借助仿真分析Vivaldi 天線(xiàn)的設(shè)計(jì)

我們使用Vivaldi 錐形槽天線(xiàn)(TSA) 模型分析了天線(xiàn)的遠(yuǎn)場(chǎng)模式和阻抗,借此對(duì)天線(xiàn)進(jìn)行分析。

我們的模型模擬了一個(gè)真實(shí)的Vivaldi 天線(xiàn)設(shè)計(jì),使用介電薄層基底來(lái)表征天線(xiàn)。在基底之上,錐形槽上附有一層完美電導(dǎo)體(PEC) 接地面圖案。我們通過(guò)指數(shù)函數(shù)e0.044x 得到了錐形槽的曲線(xiàn)。錐形槽本身看起來(lái)有些像喇叭,寬端逐漸彎成一條較窄的線(xiàn)。但與喇叭不同的是,薄端會(huì)連接至一個(gè)圓槽,寬端則會(huì)向空氣敞開(kāi),如下圖所示。

Vivaldi 天線(xiàn)的幾何

反轉(zhuǎn)基底,將看到一個(gè)50 Ω 的短路微帶饋線(xiàn),作為PEC 表面模擬。這是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)單元,因?yàn)榫€(xiàn)上的集總端口會(huì)用于激勵(lì)天線(xiàn)。

完美匹配層(PML) 環(huán)繞著整個(gè)模擬域。它發(fā)揮著電波暗室的功能,將吸收所有的輻射能量。

使用COMSOL Multiphysics 和RF 模塊建立和求解天線(xiàn)模型后,我們得到了多種形式的結(jié)果。SWR 繪圖顯示,我們的模型擁有良好的寬帶阻抗匹配。在大部分的模擬范圍中,該值甚至優(yōu)于2:1。

SWR 繪圖形式的仿真結(jié)果

我們還創(chuàng)建了一個(gè)模型來(lái)展示遠(yuǎn)場(chǎng)模式。我們知道Vivaldi 天線(xiàn)輻射模式指向錐形槽的寬端。從模型來(lái)看,遠(yuǎn)場(chǎng)模式確實(shí)表現(xiàn)出了定向輻射模式。

5.5 GHz 下的三維遠(yuǎn)場(chǎng)模式

作者:COMSOL Caty Fairclough


開(kāi)放分享:優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才

相關(guān)標(biāo)簽搜索:Vivaldi天線(xiàn)設(shè)計(jì)與分析 HFSS電磁分析培訓(xùn) HFSS培訓(xùn)課程 HFSS技術(shù)教程 HFSS無(wú)線(xiàn)電仿真 HFSS電磁場(chǎng)仿真 HFSS學(xué)習(xí) HFSS視頻教程 天線(xiàn)基礎(chǔ)知識(shí) HFSS代做 天線(xiàn)代做 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 

編輯
在線(xiàn)報(bào)名:
  • 客服在線(xiàn)請(qǐng)直接聯(lián)系我們的客服,您也可以通過(guò)下面的方式進(jìn)行在線(xiàn)報(bào)名,我們會(huì)及時(shí)給您回復(fù)電話(huà),謝謝!
驗(yàn)證碼

全國(guó)服務(wù)熱線(xiàn)

1358-032-9919

廣州公司:
廣州市環(huán)市中路306號(hào)金鷹大廈3800
電話(huà):13580329919
          135-8032-9919
培訓(xùn)QQ咨詢(xún):點(diǎn)擊咨詢(xún) 點(diǎn)擊咨詢(xún)
項(xiàng)目QQ咨詢(xún):點(diǎn)擊咨詢(xún)
email:kf@1cae.com