西电大：一种具有带宽扩展和失配抑制性能的紧凑Vivaldi天线

雷达系统对距离和角度分辨率的要求越来越高，为了实现这个目标，雷达需要在整个探测阶段具有大的目标信息容量和广角域探测能力。由于单位时间内的信息总量与信号的带宽正相关，因此现代雷达系统的设计总是需要应用超宽带天线。一般来说，vivaldi天线以其高集成度和优异的宽带特性，成为超宽带雷达系统的最佳天线选择。更重要的是，由于雷达系统的紧凑性要求，对天线的小型化甚至是微型化提出了严峻的挑战。

现有的超宽带小型化方案主要为电阻加载以及半模技术，然而前者会造成加载位置不当引起的方向图畸变问题，后者的棘手之处在于方向图主瓣在相当大的频段内会偏离轴线。另外，在微型化、宽带化、宽波束特性的结合上，目前仍没有一个优异方案来统一。

西安电子科技大学雷达探测感知全国重点实验室翟会清教授课题组提出了一种具有带宽扩展和失配抑制的紧凑Vivaldi天线。该天线基于等效电路分析和电流分析，相应提出了阻抗调控技术和谐振抑制技术，极大改善了天线在低频和谐振失配点的阻抗，最终在0.5-28GHz内实现匹配。另外，该天线应用分段函数设计Vivaldi天线渐变曲线，实现了宽带范围内的宽波束辐射。

相关研究成果以“A Compact Vivaldi Antenna With Enhanced Bandwidth and Mismatch Suppression”为题，发表于IEEE Transactions on Antennas and Propagation，DOI: 10.1109/TAP.2024.3496083。雷达探测感知全国重点实验室博士研究生李锦歌为论文的第一作者，翟会清教授为论文的通讯作者。

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（a）天线结构

（b）实物和测试环境

图1 天线结构和实物

（a）阻抗调控示意图

（b）阻抗调控结果图

图2 阻抗调控技术说明

（a）谐振抑制示意图

（b）谐振抑制结果图

图3 谐振抑制技术说明

（a）天线S参数

（b）天线方向图

图4 天线电特性结果

文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10756625

作者简介：

翟会清

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西安电子科技大学教授、博士生导师，微波电信工程系主任，华山学者特聘教授，雷达探测感知全国重点实验室成员。研究方向包括新型电磁波调控及天线与微波器件理论与技术、新型天线及其阵列技术研究等。主持包括国家自然基金重点、面上等40余项。在IEEE Trans. MTT， IEEE Trans. AP， IEEE AWPL等期刊发表100余篇论文。曾获陕西省教学成果一等奖，陕西省科学技术二等奖，陕西省高等学校科学技术一等奖, 华为技术有限公司优秀技术合作项目奖等。

李锦歌

西安电子科技大学雷达探测感知全国重点实验室博士研究生，主要研究方向为超宽带天线、基站天线、多波束天线等。目前以第一作者发表SCI一区、二区、四区论文各一篇，申请发明专利一项。

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