X頻段Vivaldi天線簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方案

　　測(cè)量包括產(chǎn)生S參數(shù)和輻射方向圖。圖6是用于評(píng)估Vivaldi天線S11參數(shù)的測(cè)試設(shè)置實(shí)例。在進(jìn)行測(cè)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(guò)一根50Ω的低損耗同軸電纜連接起來(lái)。VNA測(cè)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(jìn)行比較。通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)用于輻射方向圖測(cè)量的最佳頻率是9.20GHz。用于輻射方向圖測(cè)量的測(cè)試設(shè)置如圖7所示。為了完成這些測(cè)量，需要將微波信號(hào)發(fā)生器通過(guò)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(hào)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(cè)量得到的輻射方向圖應(yīng)該匹配仿真結(jié)果。

　　將作為測(cè)量接收器并且具有合適頻率范圍的微波頻譜分析儀通過(guò)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(hào)發(fā)生器使用的頻率范圍(8到12GHz)。

　　為了同時(shí)測(cè)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(gè)固定角度。這種設(shè)置對(duì)測(cè)量Vivaldi天線接收到的功率以及確定天線的極場(chǎng)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(cè)量的功率電平單位是dBm。Vivaldi天線發(fā)射的功率可以通過(guò)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(cè)量測(cè)試設(shè)置與輻射方向圖測(cè)量相同。喇叭型天線通過(guò)一根精密的50Ω同軸電纜連接到信號(hào)發(fā)生器并用作發(fā)射器。信號(hào)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(guò)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(jì)算出增益來(lái)。

　　如前所述，對(duì)Vivaldi天線的主要測(cè)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(duì)最佳的天線性能來(lái)說(shuō)S11 log magnitude應(yīng)低于-15dB。一個(gè)設(shè)計(jì)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(huì)影響對(duì)Vivaldi天線的測(cè)量。

　　本系列文章的第三部分比較了對(duì)設(shè)計(jì)制造的X波段天線的實(shí)際測(cè)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(huì)影響對(duì)Vivaldi天線的測(cè)量。