引 言

1979年,英国学者P.J Gibson首次提出了Vivaldi天线理论[1]．Vivaldi天线属于渐变缝隙天线的一种,因其具有加工简便以及小型化的优势被广泛应用于平面超宽带天线设计中,而且Vivaldi天线在理论上可以扩展到无限带宽．Vivaldi天线虽然优势明显,但要保持其宽带范围内的稳定高增益性能是研究的难点．近年来随着超材料的出现和快速发展,通过在辐射场前端加载超材料结构[2]、在天线侧面加载超材料结构[3]等手段,可以有效实现Vivaldi天线的小型化、简易化．这些方法可以有效改善Vivaldi天线在低频段的增益特性,但在高频段效果并不明显．本文在Vivaldi天线设计的基础上加载了具有对拓线性渐变结构的介质材料,仿真结果显示在9～14 GHz频段内增益提高3 dBi,有效改善了天线有效带宽内的方向性．该结构可以将原有的辐射场中的垂直极化转换为水平极化,相当于在天线与匹配之间添加一个过渡引向器,用来改善Vivaldi天线匹配和辐射特性．对拓结构有多种组合排列方式,本文通过优化设计,采用了2×20的对称阵列排布,仿真结果显示天线相对带宽扩展79.1%,在5.5 GHz与12 GHz处提高增益达3 dBi,天线方向图的方向性更好．后期研究可以通过优化其排列方式和大小的不规则程度来进一步提高增益和带宽．

第一，尽快研究制定《合作社法》，确立合作社必须坚持的基本原则，包容上述各种合作社类型。目前，农机合作社、土地股份合作社都在工商管理部门注册，农村社区股份合作社有的在工商部门注册，有的在农业行政管理部门注册，前者注册为合作社法人，后者则不具备经营职能。这种情况说明，目前的《农民专业合作社法》无法容纳实践中出现的合作社类型，不能满足广大农民发展合作经济的需要，必须制定一部统一的《合作社法》，对上述各类合作社的运作规则进行具体规定。

过孔矫正技术是指电磁波在过孔之间的主模TE10模相位传输速度大于无过孔阵列的相位传输速度,因此可以矫正电磁波传输的相位分布和幅度分布,使天线获得较高的口径效率．根据功率分配理论进行分析,天线口径的电磁波能量二等分,再根据子份中的功率密度分成若干等份的电磁波能量,由此天线的辐射能量分布较为均匀,传输效率得到有效提高．仿真结果表明加载该技术的天线提高增益2 dBi以上,天线方向图方向性更好．

天线上加载对拓结构介质和过孔矫正技术的天线结构具有高增益、便于设计、小型化的特点,这为端射天线提高增益和增强定向性提供了新的思路．

1 加载对拓结构介质的Vivaldi天线

1.1 单元结构

Vivaldi天线结构是一种介质基板双面印刷天线,其结构如图1所示,正面为金属辐射贴片结构,该结构包括指数渐变曲线槽线、矩形槽线和圆形腔体三部分,金属采用0.036 mm厚度的铜箔,中间介质基板部分为介电常数2.2的纯聚四氟乙烯板,背面是扇形馈电结构,采用0.036 mm厚度的铜箔．通过建立适当的坐标系,可推导出渐变指数函数的数学表达式,系数c1和c2可通过式(2)和式(3)计算得到．

图1 加载对拓结构Vivaldi天线 Fig.1 Vivaldi antenna loaded with antipodal structure

在成虫盛发期每亩用80%敌敌畏乳油100～150毫升，用高梁秆或玉米秆切成20厘米长，吸足药液制成药棒，亩播40～50棒熏蒸成虫，注意敌敌畏对高梁有药害。

(1)

(2)

式中,δ为指数函数的渐变率．对拓结构的加载方式为在Vivaldi天线的辐射端增加介质,并在其上下表面刻蚀对称金属结构,本文采用的加载介质为RO4003,介电常数3.55,损耗角正切为0.002 9.经HFSS优化后,图1中对应各项参数如表1所示,其中b为天线宽度,d为天线长度,L0为渐变曲线长度,Wst为二级馈线宽度,Wst1为一级馈线宽度,α为扇形馈面角度,Dr为圆形腔体半径,d1为对拓结构长度,L1为上层三角形边长,L2为下层三角形边长．

有一天，一个老妇人路过这里，顺便走进店里想为自己买两瓶罐头，挑了一阵后，她选定了一种维斯马本地产的苹果罐头，正在老妇人准备付钱的时候，施泰特突然想起一点什么，他问老妇人说：“你这是买给自己吃吗？”

(3)

表1 模型优化参数 Tab.1 Parameters optimization in model

参数bdL0WstWst1数值25mm25mm13 5mm1 27mm3 2mm参数αDrd1L2L1数值110°1 9mm3mm1 25mm1 125mm

1.2 仿真结果

利用HFSS软件进行仿真,图2所示为天线的S11曲线,由图可知S11在4～16 GHz带宽上得到了拓展,相对带宽扩展了79.1%,在11.4 GHz处最大降低到-27 dBi．天线的增益随频率的变化曲线如图3所示,由图可知增益在高频13 GHz频点处提高3 dBi,低频5.5 GHz处增益提高3 dBi．

图2 加载对拓结构S11变化曲线 Fig.2 Change of S11 value with antipodal structure

图3 加载对拓结构增益变化曲线 Fig.3 Change of gain value with antipodal structure

(a) φ角度 (a) φ angle

(b) θ角度 (b) θ angle 图4 12 GHz处φ和θ角度增益变化曲线 Fig.4 Gain value change of φ and θ angle at 12 GHz

图5所示为在天线辐射端观察到的电场分布图,发现电磁波在向外辐射过程中,口径越大,向外损失的功率越大,原始天线在辐射中很多能量损失在外层口径,如果能够有效地提高口径效率,减少外围的电磁波能量,能量将集中在辐射口端．基于此原理,本文在对拓结构的基础上采取过孔矫正技术．从功率的分配理论上分析,如图6所示将天线口径的电磁波能量二等分,再根据子份中的功率密度,进行电磁波能量四等分,依此法可以进行多次迭代计算,得出最优化结果．

图5 原始天线辐射端电场分布图 Fig.5 Electric field distribution in the radiation

图6 功率分配理论 Fig.6 Power distribution theory

2 加载过孔矫正的Vivaldi天线

图8仿真结果S11参数基本保持不变,在12 GHz处抑制反射程度明显提高,能量大部分集中在主波瓣方向,有效提高了天线辐射效率．

分析在高频12 GHz处φ角和θ角的变化曲线,如图4所示.E面在0°上增益明显提高了3 dBi,H面90°方向增益提高2.3 dBi,波束宽度变窄,天线方向性更好．

(4)

式中:v0是介质中光速;v是介质填充波导中电磁波的相位速度;d是矩形波导的H面宽度;λ是介质中的工作波长．金属过孔阵列将天线四等分,外侧子阵列的H面宽度比内侧更窄,d的数值减小,所以外侧的电磁波传输速度比内侧更快,从而实现相位矫正．将该理论应用到天线中,建立仿真模型如图7所示．

图7 加载过孔矫正Vivaldi天线 Fig.7 Vivaldi antenna loaded with slotting correction

Vivaldi天线原尺寸不变,渐变线外采用半径为0.25 mm的金属过孔,过孔间隔为0.8 mm,介质内侧采用半径为0.15 mm的非金属过孔,过孔间隔为0.6 mm．该过孔结构可以使天线辐射的能量更加均匀,方向图更好．

图9所示天线加载过孔矫正技术后,矫正了相位的不均匀性,从而提高天线增益和缩小天线远场的波束宽度,各频点增益明显提高1 dBi以上,最大增益在12 GHz处提高2.8 dBi．

矩形介质填充波导中电磁波TE10模可以通过矩形波导的H面宽度d来控制,公式如下:

y=±(c1eδx+c2),

结语：总而言之，为了实现我国，提高全国人民衣食住行安全品质的核心目标，相关动物防疫工作管理者，必须要加紧对于动物疾病的防治工作，提升肉制品的品质，确保肉制品安全，保障人们的身体健康。这不是一个简单的过程，其内部的管理相当复杂，需要各个部门协同配合，加强技术培训，提升管理水平，形成完整的动物疾病防治体系。以上只是笔者的几点浅见，希望各位同行多多与笔者进行沟通和交流，共同推动我国动物疾病防治工作，确保肉制品安全。

图8 加载过孔矫正后S11变化曲线 Fig.8 Change of S11 value with slotting correction

图9 加载过孔矫正增益变化曲线 Fig.9 Change of gain value with slotting correction

分析φ角和θ角的变化,如图10所示,在6 GHz、9 GHz、12 GHz频点处,E面在0°上增益均有1 dBi以上提高,H面增益提高2.1 dBi,波束宽度变窄,能量分配更均匀．

图10 不同频率处φ和θ角度增益变化曲线 Fig.10 Change of gain value with φ and θ angle

观察辐射端电场分布图11,从左到右依次为原始天线、加载对拓结构、加载过孔矫正,可以看出,电磁波辐射口径和辐射效率得到了改善,电磁能量集中在主波束方向,天线方向性增强．观察天线方向图,如图12,主瓣方向性较好,后瓣很小,能量集中在主瓣方向,符合天线设计要求．

“确认”在《现代汉语词典》中是明确承认(事实原则等)的意思。百度百科中的解释是指明确辨认。不同于“确定”，“确认”并不具备“承认”和“肯定”的意思。其着重强调的是对事物进行“肯定”时所发生的过程，而不是对事物的直接“肯定”。笔者较为认同百度百科的解释，构式的常项“确认过眼神”表达的也是确认之后，对“X”进行肯定，因而常项与“X”之间构成了承接关系。

1.描述性统计与相关性分析。从表2描述性统计中可以看出，样本公司开发支出的强度为2.19%，与以往年度相比，2015～2016年公司研发支出投入有了明显的提高，研发支出占营业收入比重较大，说明样本企业更加注重无形资产研发。而无形资产所占比重更是达到了5.36%，这进一步表明企业意识到了无形资产对企业价值的重要意义，重视其可带来的商业利益。同时，样本企业系统风险为0.9412，说明样本公司整体系统风险水平较高，这可能会对研发支出资本化造成一定程度的影响。

图11 不同天线辐射端电场分布图 Fig.11 Electric field distribution in the radiation

图12 加载过孔矫正天线增益图 Fig.12 Gain pattern

3 结 论

同目前其他学者采用的方法相比,本文将现有Vivaldi天线进行改进,加载对拓结构介质提高了天线高频段增益,改善了其天线方向图,后通过能量传输理论分析,加载了过孔矫正技术,使得天线传输能量更加均匀,提高了天线的口径效率,天线的增益进一步提高,天线方向性更好．这种新型天线在高增益和高定向性天线设计中有很好的研究前景．

参考文献

[1] GIBSON P J. The Vivaldi aerial[C]//9th European Microwave Conference, 1979, 47(3): 101-105.

[2] 刘洪喜, 高军, 李思佳. Y形缝隙加载小型化超宽带Vivaldi端射天线[J]. 空军工程大学学报(自然科学版), 2015, 16(2): 73-77.

LIU H X, GAO J, LI S J. Y-shaped aperture loaded miniaturized ultra-wideband Vivaldi end-fire antenna[J]. Journal of Air Force Engineering University(natural science edition), 2015, 16(2): 73-77.(in Chinese)

[3] 刘洪喜, 高军, 曹祥玉. 一种基于开口谐振环的高增益端射天线设计[J]. 物理学报, 2015, 64(23): 234101.

LIU H X, GAO J, CAO X Y. A design of high-gain end-fire antenna based on split-ring resonator structures[J]. Acta physica sinica, 2015, 64(23): 234101.

[4] 胡鉴中, 杨德强, 杨天明. 加载SRR结构的Antipodal Vivaldi天线[C]//2017全国天线年会论文集, 2017: 18-21.

[5] 杜黎霞, 胡双喜, 刘海文. 小型化高增益的Antipodal Vivaldi超宽带天线[C]//2017全国天线年会论文集, 2017: 11-13.

[6] 曹祥玉, 高军, 刘涛. 下一代天线设计与工程[M] 北京: 国防工业出版社, 2016: 91-118.

[7] 叶国华. 机载宽带Vivaldi天线及组阵技术的研究[D]. 成都: 电子科技大学, 2014.

YE G H. Research on airborne broadBiand Vivaldi antenna and array technology[D]. Chengdu: University of Electronics Science Technology of China,2014.(in China)

[8] 刘宇, 夏鑫淋, 杨涛. 一种改进的对拓Vivaldi天线设计[J]. 红外与毫米波学报, 2017, 36(2): 154-159.

LIU Y, XIA X L, YANG T. Design and improvement of an antipodal Vivaldi antenna[J]. Journal of infrared and millimeter waves[J]. Journal of infrared and millimeter waves, 2017, 36(2): 154-159.(in Chinese)

[9] WU J N, ZHAO Z Q, NIE Z P. A printed UWB Vivaldi antenna using stepped connection stucture between slot line and tappered patches[J]. IEEE antennas & wireless propagation letters, 2014,13(1): 698-701.

[10] 任宇辉, 高宝建, 伍捍东. 基于单脊波导的缝隙阵列天线研究[J]. 电波科学学报, 2014, 29(2): 391-396.

REN Y H, GAO B J, WU H D. Single ridge waveguide-based slot array[J]. Chinese journal of radio science, 2014, 29(2): 391-396.(in Chinese)

[11] ZHOU B, CUI T J. Directivity enhancement to Vivaldi antennas using compactly anisotropic zero-index metamaterails[J]. IEEE antennas & wireless propagation letters, 2011, 10 (4): 326-329.