圆波导喇叭天线

外截面 D
偏差±
0.13 0.11 0.11 0.095 0.095 0.095 0.080 0.080 0.080
在 TE11 频率 GHz （H11） 模时的 理论值
衰减分 贝/米 最大值
1.841 2.154 2.521 2.952 3.455 4.056 4.744 5.534 6.480
0.0090 0.011 0.014 0.018 0.023 0.029 0.037 0.047 0.059
0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.002 0.002 0.003 0.003
1
3
5
7
9
2
5
0
5
基本厚度 t”
0.76 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51 0.38 0.38 0.38
基本直径 D 8.661 7.366 6.579 5.791 5.385 4.597 3.937 3.531 3.15 外截面
在 TE11 频率 GHz （H11） 模时的 理论值
衰减分 贝/米 最大值
7.588 8.850 10.42 12.07
0.075 0.095 0.122 0.152
9
6
0
4
0.099 0.124 0.150 0.150
13.98 16.61 18.95 22.14
0.189 0.245 0.300 0.378
TE(H11) 1.53 1.79 2.10 2.46 2.88 3.38 3.95 4.61 5.40
TM01(E01 2.00
)
各模的 TE21(H21
截止频 )
2.54
率 GHz TE01(H01 3.19 )

面上的电场和磁场分别用磁流Jm和 电流Je表示:
J e az H s a y H x J m a z Es a x E y
Je Jm
面元坐标图
设流过Ie和Im的长度分别为dx和dy， 对应的电流元和磁流元分别为：
Iedy=Jedxdy=Hxdxdy 沿-y方向
Imdx=Jmdxdy=Eydxdy 沿 x方向
dxdy沿y方向x方向面元坐标图等效电流元和磁流元researchinstituterftechniquesschoolinformationengineeringe面辐射场于是面元在e平面的辐射场为60sindxdydydxresearchinstituterftechniquesschoolinformationengineeringh面辐射场于是面元在h平面的辐射场为cosresearchinstituterftechniquesschoolinformationengineering电流元与磁流元方向图的合成原理researchinstituterftechniquesschoolinformationengineeringcossincossinsincossincosresearchinstituterftechniquesschoolinformationengineering在空间任一点的总场合成场的量值为
等效电流元和磁流元
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
E面辐射场
电流元的辐射场为
South China University of Technology

图4中板定位孔与外形一次成型
4）喇叭微细特征表面质量。 采用高速铳设备，通过控制切削量及走刀速度 保证波导腔内侧壁光洁度，同时配合在40倍放大镜
《新技术新工艺》工艺与材料
9
新技术新工艺 2021 年 第6 期
下去毛刺’ 3.2真空焊接质量保证
1) 焊缝强度：主要取决于焊片牌号的选择。 该圆锥喇叭天线采用3A21铝合金板料加工而 成。该材料耐腐蚀且焊接性能良好，目前针对该材 料最好的焊料材料是Al-Si-Mg焊料。 此焊料需具有如下特性：a.焊料成分稳定性好, 在真空焊接升温及保温过程中能够保证状态稳定* b.焊料的熔点与母材的液相线温度有合理的梯度, 在焊接过程中容易发生反应扩散焊接；c.焊料在液 体状态时能够具有较好的浸润性，能在真空环境中 充分渗透填充母材曰。 通过该类常用低温焊片的试验对比，该圆锥喇 叭天线选择使用牌号为Al-11. 7Si-1. 5Mg的焊片材 料。 2) 焊缝漫溢：在装炉数量及炉温等参数固定的 前提下，焊片漫溢多基于焊片厚度的选择。 常规真空焊片一般使用0.15 mm厚度的焊片, 但由于该圆锥喇叭天线频段较高 ，对焊接质量的要 求也比较高，要求焊片溶化后浸润均匀，焊液流淌遍 布均匀，没有局部虚焊漏焊情况。通过几种常用厚 度规格的焊片焊接，焊接前后三层板厚度变化分析， 焊片厚度0. 1〜0. 12 mm的各性能对比比较理想， 因此最终选用厚度0. 1〜0. 12 mm的焊片进行该圆 锥喇叭天线的真空焊接。 真空焊接预装时控制装配厚度尺寸公差，三层 厚度累加理论值公差控制在0.05 mm以内，预装后 上下层平面度控制在0. 03 mm以内。 3) 喇叭圆锥度。 对于在真空焊前喇叭内圆已加工到位，后期将 不再加工喇叭内锥孔的情况，为了保证焊后喇叭内 孔的圆度要求，在真空焊接时应考虑焊片的厚度补 偿问题。 焊片厚度可以通过3种方法进行补偿：1)在上 下层板加工时波导腔表面抬高补偿；2)把补偿量集 中放置在中层板的厚度上面 ；3)在焊接前加工内喇 叭孔时用焊片替代垫片来进行焊片的厚度补偿。第 3种方式相对简便易行，成本低廉。 4) 加热、降温过程温度均衡变化控制。 外形减轻腔设计一般要求规则均匀，以便于后 续均匀加压，以及各热电偶的位置放置；加热、保温 及降温各阶段焊接时间曲线应根据材料种类、装炉 量、工件壁厚、结构复杂度、温度均匀性等多方面影 响进行综合考虑设置。

圆波导喇叭天线的仿真与组阵【摘要】：喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。

CST 目前是全球最大的纯电磁场仿真软件公司，提供完备的时域频域全波算法和高频算法，覆盖通信、国防、电子、电气、汽车、医疗和基础科学等领域。

利用CST 圆波导喇叭天线进行仿真与组阵，可以让我们更有效、方便地了解喇叭天线，对其特性作出判断。

关键词：CST；喇叭天线；仿真；组阵引言：传统的天线设计方法总是由设计师根据天线的分析理论以及自己的经验通过编程进行数值计算的方法来确定天线的各参数，由于一般的书本理论均建立在近似分析的基础上，故设计初只能得到计算理论上的模型，而后根据实际实验进一步调整设计，这样做不仅花费了大量的时间和精力，而且费用昂贵。

因此随着计算机技术的发展，采用现代计算机为基础的电磁场数值仿真、优化分析方法必将成为设计师的首要选择。

可求解任意三维射频器件的电磁场分布，可直接得到特征阻抗、传播系数、S 参数、辐射场、天线方向图等结果。

自适应网格抛分技术、快速扫频、全波spice 技术以及大矩阵快速压缩算法技术的应用大大提高了求解精度和速度。

一、圆波导喇叭天线介绍喇叭天线的基本形式是把矩形波导和圆波导的开口面逐渐扩展而形成的，由于波导开口面的逐渐扩大，改善了波导与自由空间的匹配，使得波导中的反射系数小，即波导中传输的绝大部分能量由喇叭辐射出去，反射的能量很小。

喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便，方向图也比较简单而容易控制，一般作为中等方向性天线。

频带宽、副瓣低和效率高的抛物反射面喇叭天线常用于微波中继通信。

合理的选择喇叭尺寸，可以取得良好的辐射特性：相当尖锐的主瓣，较小副瓣和较高的增益。

因此喇叭天线在军事和民用上应用都非常广泛，是一种常见的测试用天线。

图1 圆波导喇叭天线二、喇叭天线的发展和应用在微波波段，采用各种波导传输电磁波能量，常用的波导是矩形和圆形截面波导，也有用椭圆形截面波导的。