应用HFSS设计小型化Vivaldi天线黄克猛，蒲洋[中国电子科技集团公司第十研究所，610036][摘要] 本文采用Ansoft公司的HFSS软件设计一种小型化的Vivaldi天线，天线可覆盖0.38GHz〜2.7GHz,尺寸仅为90mmX130mm为了实现小型化，该天线采用微带线巴伦，并采用电阻 和电感加载[关键词]Ansoft HFSS； Vivaldi天线；小型化；宽带Design the Compact Vivaldi Antenna Using HFSShuangkemeng，puyang[Southwest China Institute of Electronic Technology, 610036][Abstract ] A compact vivaldi antenna is designed by using Ansoft HFSS in this paper. The antenna can cover 0.38GHz~2.7GHz, the size only 90mm X 130mm. In order to achieve compactness, the antenna is fed by a microstrip balun , loaded by resistance and inductance.[Keyword ] Ansoft HFSS； Vivaldi Antenna； Compact； Broadband1 前言Vivaldi天线作为一种行波天线，具有端射辐射、工作频带宽、剖面低等特点。
但是由 于其低频辐射特性受开口尺寸的限制UHF频段的Vivaldi尺寸还是偏大，在小平台上的使 用受到限制文献【1】中设计了一种工作在0.5GHz〜2GHz的Vivaldi天线尺寸约为263mm X 345mm，本文利用HFSS仿真设计了一款工作在0.38GHz〜2.7GHz的Vivaldi天线，采 用电阻、电感加载以及高介电常数的介质，最终天线尺寸仅为90mm X 130mm 02 天线设计Vivaldi天线的结构见图1，采用微带耦合馈电，考虑到天线孔径尺寸的限制采用高介 电常数介质以及电阻电感加载的小型化措施分析参数的敏感性可以得到敏感参数主要为： 谐振环的半径r-ring，微带线的位置offset_m89、L_m89，以及缝隙开口宽度W_slot，见图 2o该天线介质基片介电常数为10.2,缝隙区域和金属区域的特性阻抗接近构成了一对互补 对天线，因此天线的低频谐振频率都最大开口尺寸的影响不大，此方法可以作为设计小型 化天线的一种思路图1天线结构图图2驻波敏感参数初步的驻波仿真结果见图3,我们要用HFSS的微扰功能，将r-ring, offset_m89、L_m89, W_slot设置为微扰参量，见图4。
图5为仿真完成后使用results选项中的Tune Reports对 S11进行微扰，从图6中可以看出微扰的结果和仿真的结果很吻合经过多次微扰后可以 得到图7的S11参数，驻波见图8整个过程花费的时间约为30分钟，可见采用HFSS设 计天线可以大大缩短研发周期图3初步仿真结果图6微扰结果和仿真结果比较图5使用微扰功能调节驻波图8调整好的天线VSWR图7经几次微扰调节后的S11参数3 实验结果通过仿真得到频带内若干个频点的方向图，以及增益曲线随频率的变化特性（图9） 从图9a）、b）中可以看到天线的辐射类似于偶极子辐射方式，可见是天线的金属部分在 辐射，但频率升高时缝隙的辐射是主要的a)0.5GHzb)1GHzc)1.5GHzd)2GHzf）天线增益随频率的变化e)2.5GHz图9天线增益4 结论 本文提出了一种Vivaldi天线的小型化方法，并采用HFSS对天线进行仿真该天线的 VSWR小于2的带宽为0.38GHz〜2.7GHz，具有中等增益，可以广泛应用在接收天线中[参考文献][1] 张峰等一种工作于0.5〜2GHz的小型化Vivaldi天线微波学报2010.12作者简历黄克猛(1984-),男，硕士，工程师，主要研究方向为天线小型化技术和宽频带天线技术。
Email:huangkemeng@蒲洋(1982-)，男，硕士，工程师，主要研究方向为天线小型化和隐身天线技术。