图 2.5 标示出了所有需要进行确定的参数，以方便之后利用 HFSS 仿真软件进行建模。其 中未加阻抗渐变段的传统渐变槽 Vivald i 天线结构尺寸为: 介质板长 L =83.7mm，宽 W = 35mm，厚度 t =0.8mm，微带线宽度 Wst =2mm，圆形槽线腔直径 Dst =9.6mm，微带线扇形末端 半径 Rr= 8.0mm，渐变缝隙的曲率 R=0.03，代入到公式中可得到渐变缝隙腔边沿的曲线函数为 y=0.7078e0.03x   1.118 ，介质板采用相对介电常数εr  =4.4 的玻璃钢纤维强化聚四氟乙烯材料[6]。

2.4 Vivald i 天线工作原理

2.4.1 Vivald i 天线的阻抗匹配带宽

在理想状态下，Vivald i天线可具有无限的阻抗匹配带宽，但受现实条件影响，它还是有 带宽限制的。其中，影响阻抗匹配带宽的元素主要包括缝隙的缝宽、渐变缝隙的形状、馈电方 式和能量传递过程。

首先考虑Vivald i天线渐变缝隙的缝宽，缝隙口径最窄处的宽度对应带宽范围的最小频率

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点，而缝隙口径最大处的宽度对应带宽范围的最大频率点。 接下来要考虑到渐变缝隙腔采用何种形式；采用指数曲线形式和采用其他形式缝隙腔，例

如线性渐变缝隙腔，则天线带宽将又发生不同；而确定使用指数曲线作渐变线后，其曲率值的 改变又将产生一定的影响。

然后是Vivald i天线的馈电方式。Vivald i天线是底部馈电的行波天线。该天线是由槽线 激励的,一般用电磁耦合或介质耦合方式去实现馈电区域的转换，而一种使用较为广泛的电磁 耦合方式是微带到槽线的转换。 常用的馈电方式有三种: 共面波导馈电、微带馈电、同轴馈 电。

最后，是能量的传递原理。Vivald i天线的辐射过程主要可分为两步，第一步是能量从馈 电结构到渐变缝隙的窄缝入口处，第二步是能量从辐射区域进入自由空间转变为电磁波。这两 个紧密相连的步骤中，天线的阻抗匹配带宽是由阻抗匹配性能较差的那一步决定的[1]。

2.4.2 Vivald i 天线的辐射原理

Vivald i天线具有一个渐变缝隙，这个渐变缝隙就是它的辐射区域。Vivald i天线的辐射 过程是，导行波从巴伦馈入缝隙，电磁能量在这个区域内被束缚并向着缝隙的开口方向传播， 当电磁能量传至缝隙开口最大处时，沿垂直于缝隙开口方向进入自由空间，即天线开始辐射电 磁波。

Vivald i 天线的辐射过程类似于 TEM 喇叭天线，我们可以把它看作 TEM 喇叭天线的一个 截面，槽线可类比喇叭的导波部分，渐变缝隙区域可类比于喇叭的张口区域，所以 Vivald i 天线属于行波天线。对于 Vivald i 天线，主要有两个元素会影响其辐射的能量大小，一个是 天线长度，另一个槽线宽度。

一般来说，为了保证较好的阻抗匹配和辐射性能，行波天线的天线长度为几个波长，但劣 势在于，在低频段时天线尺寸会很大。但对于不满足该要求的 Vivald i 天线，其仍会有很好 的超宽带特性，短的微带渐变缝隙天线与长的明显区别是，天线的波束宽度会更宽，而定向性 和增益更差一些。论文网

另外，通过查询文献可知,对于匹配状态下的槽线, 如果要槽线腔不向外辐射电磁波，则 槽线的口径宽度应该远远小于二分之一个工作波长, 此时的槽线可以作为一种低损耗的传输 介质,；而常见的渐变缝隙槽线天线，包含Vivald i天线，如果要想向外辐射电磁波，就必须 使槽线口径宽度大于 /2。