随着5G技术的发展,人工智能、无人驾驶、VR等新兴技术的不断涌现,对通信系统提出了更多需求,需要更宽的带宽更大的系统容量和更高速的传输速率。在这种需求的推动下,超宽带天线受到广泛关注。Vivaldi天线作为超宽带天线的重要代表因具有超宽的带宽,稳定的增益,良好的方向性成为研究的热点。本文主要的研究内容有共口径双频Vivaldi天线,双槽双极化Vivaldi天线及毫米波高增益Vivaldi天线。宽带双频共口径Vivaldi天线设计。通过在传统Vivaldi天线口径处加载指数渐变槽线设计一款工作在微波毫米波的双频Vivaldi天线。指数型渐变槽线的作用有两方面:1、低频时可以用来提升传统Vivaldi的增益。2、高频时可以作为天线单独辐射。同时研究了指数型渐变槽线结构的宽度、长度、槽线间隔等对天线高低频性能的影响。结果表明,指数型渐变槽线的宽度主要影响高频,长度主要影响低频,即它的高低频可以独立调节,因此这种天线形式可以适用于任意高低频组合的频段。双槽双极化Vivaldi天线设计。内容包括:1、为了改善传统Vivaldi天线单元增益低方向性差的问题,设计一款辐射臂开锥形缝隙的双槽Vivaldi作为双极化天线单元,与传统Vivaldi相比增益提升1.5-2d B,并且具有更好的方向性。双槽双极化天线通过将两个双槽Vivaldi天线单元十字交叉生成,因交叉部分不通过微带线转槽线的馈电结构,相比传统双极化Vivaldi工程复杂度更低。2、为了进一步提升双极化Vivaldi的隔离度,将两个双槽Vivaldi天线单元按T型结构放置生成双极化,隔离度与十字型双极化相比有较大改善。最终在3-9GHz频段内隔离度达到-37.5d B,与十字型双极化天线相比隔离度改善10.5d B。毫米波高增益Vivaldi天线设计。为了解决工作在毫米波段Vivaldi天线的增益普遍较低的问题,设计一款工作在65-85GHz的高增益Vivaldi天线。1、针对传统微带馈电在高频处损耗较大的缺点,采用基片集成波导转共面波导馈电,这种馈电形式与传统馈电相比,损耗降低一个数量级。2、通过扩展传统Vivaldi的辐射臂并在天线两侧辐射臂边缘开槽,延长电流路径,使电流更集中在内边缘,从而改善匹配特性,提高增益。3、通过在介质基板前端加引向器结构,解决口径面处的相位差问题。4、通过在介质基板周围引入介质腔体,改善天线的表面波效应,进一步提高增益。最终在65-85GHz频段内增益稳定在19d B左右,与参考天线相比,增益提升13d B。