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1.1 技术背景
阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输，反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。宽带阻抗匹配是要求无线电系统具有宽频带的特性，取得宽频的方式当然是要做到在足够宽的频带内做到阻抗匹配。
国外对于宽带匹配极限理论有了一定程度的研究。例如，宽带匹配理论最早是由Bode在1945年所创立，他当时研究的是一类很有用但仅限于电容和电阻并联组成的负载阻抗，Bode应用环路积分的方法解决了RC并联负载的带宽匹配问题，证明它总是小于或者至多等于有负载时间常数所决定的一个常数。但他并没有进一步研究对无耗匹配网络附加的限制条件。1950年，Fano对这个问题进行了一般性的研究，解决了任意无源负载与电阻性信号源之间的阻抗匹配问题，他不仅给出了任意无源负载情况下的增益带宽极限还导出了负载对匹配网络可实现性的一组带有适当加权函数约束条件。在此基础上，宽带阵列技术被越来越多的人所关注，并有很多的重要应用，特别是通信、传感和多功能系统。但是目前，国内还没有对宽带阻抗匹配进行系统性的研究。
1.2极宽带天线（阵）的研究情况
宽带天线（阵）是当今通信发展的重要组成部分，特别是对于现代的高分辨率雷达、跟踪系统和高数据量传输的通信系统。人们用各种的技术来实现（极）宽带天线（阵），它们的带宽比可达到10:1或者更高。例如，Vivaldi阵列就是具有极宽带的天线并且应用广泛。
Vivaldi 天线（如图1）是由较窄的槽线过渡到较宽的槽线构成的，槽线呈指数规律变化，将介质板上的槽线宽度逐渐加大，形成喇叭口向外辐射或向内接收的电磁波。在不同的频率上，它的不同部分发射或接收电磁波，而各个辐射部分相对于对应的不同频率信号的波长的电长度是不变的。它是一些具有非周期结构连续逐渐变化的天线，因此理论上，它有很宽的频带。但是一般结构的TSA单元尚存在副瓣电平较高的缺点。对此，国外有学者提出一种新型的由共面波导馈电的双Vivaldi天线，这种耦合槽线天线结构（Coupled Tapered Slot-line Antenna, CTSA），如图2所示。该结构除了具有一般TSA的优点，如很容易和有源设备相结合，并对天线的辐射性能有所改进外，还具有在和差波束跟踪系统中的应用前景；并且通过初步实验研究，已发现单片 CTSA 可以降低副瓣电平，提高增益，改善E面和H面波束的对称性。图2中，实线代表槽线，位于 CTSA 介质板的上边，虚线代表微带馈电线，位于介质板的下边。这种耦合渐变槽线天线具有 4 个端口，和/差激励端口位于介质板的一面，分别和两条微带馈电线相连。微带线可以直接转换成同轴电缆，也可以通过巴伦转换成矩形波导。另外两个缝隙端口在反面，彼此互相靠近，这两个端口和输入端相连。这种 CTSA 天线可以用作单脉冲雷达系统的相控阵辐射单元，或者用于具有单方向和/差波束的反射天线的馈线。而且，它通常仅用于两单元渐变缝隙天线阵中，具有很低的副瓣电平，E 面和 H 面的波束宽度相同。要想建立这种试验模型，和端口和差端口必须和微带线巴伦相连[31]。
图1.Vivaldi 天线原型
图2.耦合渐变槽线天线的结构示意图
另外，微带线馈电的宽缝隙天线也具有很宽的带宽，可以制作成印刷天线的形式，具有低剖面、易于集成等特点，且可用同轴直接馈电，不需要阻抗变换器和巴伦。南京邮电大学提出了一种折线环缝隙天线，来减小天线的尺寸，如图3，天线尺寸仅为 45×38×1mm3，阻抗带宽和方向图带宽可达到 4:1(3~12GHz)。
图3.渐变缝隙馈电偶极子天线
除此之外，还有一些实现宽频带天线的方法，如由单极子和缝隙构成的准自互补天线，L 形准自互补天线结构，这些天线都是单极天线展宽频带的方法。适合于毫米波和亚毫米波波段的一种圆凹槽波导喇叭天线，具有低损耗、低色散、大尺寸、单模工作、宽频带等特性。还有渐变缝隙馈电的偶极天线，在 H 面具有几乎全向的方向图，如图4所示。
图4.贴片电阻加载的阿基米德螺旋天线
另外一些类似的阵列也被开发出来，它们使用了槽（图5）或者螺旋线（图6）。通过使用多个辐射片和吸收背板，带宽甚至可以达到30:1。电介质，和磁性材料, （图7）对带宽的影响也得到了广泛的研究。
（a）
（b）
图5（a）带宽增强型开槽阵列天线示意图（b）带宽增强型开槽阵列天线实物图
图6采用螺旋线结构的带宽增强型天线阵列（5×5阵列）
图7. 采用螺旋线辐射结构并介质加载的紧耦合天线阵列
1.3未来预期
随着越来越多的人关注宽带天线及其阵列这项工作，对阵列带宽的基本极限的理解和定量也引起很多人的兴趣。因为电小天线的带宽极限是众所周知的，但是这些极限对于拥有电大尺寸的天线阵列式是不适用的。目前，很多大的天线阵列的极限也是基于电小天线带宽极限而给出。但是，这仅仅局限于特殊的天线阵列，所以对于电大尺寸的周期性天线阵列的带宽极限是一个亟待解决的问题。如果这个极限可以被找到，就可以它来解决很多实际工程中的设计问题，可以说是一个很好的预判和检验工具。
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提升卡
变色卡
千斤顶
