文献综述
2.1 Vivaldi天线发展背景
随着天线技术的快速发展，小型化、超宽带等特性越来越被天线设计研究者所重视。微带天线因其结构简单易于馈电、易于共形加工等特点而被广泛应用于微波通信的各个领域中。微带天线通常采用的一类微带天线即在一个薄介质基板(如聚四氟乙烯)上，一面涂层金属薄层作为接地板，另一面用蚀刻等方法作出一定形状的金属贴片，利用微带线和轴线探针对贴片馈电，这就是微带天线的简单结构。可以看出，微带天线结构简单易加上，方向性好，不管在民用还是军用中都有良好的发展前产景。
而Vivaldi天线即属于微带天线，不但具有微带天线制造上的简易的优点，更具有超宽带的良好特性，使其在实际应用中表现出色，也开始被广泛关注和研究。Vivaldi天线在蚀刻面采用渐变槽式，蚀刻线为一种连续成比例的渐变曲线，而这部分渐变结构的缝隙即为天线的辐射单元。Vivaldi天线是一种线极化天线，辐射电场矢量方向与介质平面平行。通过已有的一些文献研究结果可以发现，对于Vivaldi天线，频带的最低频率与其开口的宽度有直接关系。Vivaldi天线在不同频率下，只有槽线宽度与波长接近的部分有有效辐射。随着工作频率的改变，辐射部分也随着变化，而这部分槽线的宽度与辐射波长直接成比例。可以看出，Vivaldi天线在体积较小且结构比较简单的前提下，实现了超宽带特性，可以适用于大批量生产的情况，而且由于加工简单，可以适用于大批量生产的情况，因此得到了快速的发展。
2.2 Vivaldi天线的工作原理
1974年，L. Lewis提出了渐变槽线天线(taper-ed slot}ine antenna TSA)，它是一种在很宽频带中具有恒定波束的印刷天线，其结构简单、低剖面、重量轻、易于印刷制造，并且因其频带宽、增益高和方向性好而得到广泛的应用。渐变槽线天线是通过对介质基板表面的金属贴片蚀刻而制成，不同类型渐变槽线天线的区别在于构成天线辐射区的槽线形状的差异，如有线性渐变槽线天线( LTSA)、等宽度槽线天线(CWSA)和指数型渐变槽线天线(Vivaldi)等，如下图所示。
传统Vivaldi天线的整体结构尺寸如下图所示，它是一种在介质基板两面印刷的平面天线，由介质基板、金属辐射片和金属微带馈线三部分组成，金属辐射片和金属微带馈线分别印制在介质板的两侧。介质板正面的金属辐射片关于辐射方向对称，其上由刻出指数函数曲线的槽线、平行等宽度槽线和圆形谐振腔组成。反面(图中虚线)是由微带馈线和扇形微带短截线组成的馈电结构。Vivaldi天线是由槽线激励的，其馈电通过电磁祸合来实现。本文所研究的Vivaldi天线是采用微带线到槽线的馈电方式，通过这种馈电方式把微带线的能量耦合到槽线中去。Vivaldi天线的槽线特性阻抗一般比较大，要实现天线宽带匹配也比较困难，槽线末端的圆形谐振腔主要作为短路终端，起着天线阻抗匹配的作用。基板反面的微带终端一般使用扇形支节作为开路终端，来实现微带线到槽线的宽带匹配。圆形谐振腔后面的平行槽线主要起耦合作用，并影响着电磁波的传输情况。而最主要的指数型渐变形槽线，则直接决定着天线的阻抗带宽并且对电磁波的辐射起引导作用。下图中传统Vivaldi天线槽线的最大宽度T的值一般是它工作频带低频介质波长的2倍，而槽线的窄端宽度Ws则限制着天线工作频带的高频段，Ws的值一般为最高频率波长的0. 02倍。在实际中，天线的设计加工还要综合考虑天线的介质基板类型，尺寸的大小等因素，所以槽线宽端一般是低频段对应介质波长的1 /6 ，槽线长度H大约取一个介质波长。在得到天线槽线的两端宽度T, Ws和槽线长H后，建立相应的坐标系，就能确定下中(,)和(,)两点的坐标值。式(l)是渐变指数函数的数学表达式，代入和边界条件，可得到系数、和，如式(2)和式(3)所示。
R则为渐变指数线的渐变率，决定该指数线的弯曲程度。
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