2喇叭天线基础理论
2.1喇叭天线的结构特点与分类
喇叭天线就其结构来讲可以看成由两大部分构成：一是波导管部分，横截面有矩形. 也有圆形；二是真正的喇叭天线部分。
波导部分相当于线天线中的馈线，是供给喇叭天线信号和能董的部分。对工作于厘米波或毫米波段內的面天线，如采用线状馈线，将因馈线自身的辐射损耗太大不能把能量传送到面天线上，所以，必须釆用自身屏蔽效果很好的波导管作馈线。
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图2. 1普通喇叭天线结构原理图
矩形波导中能够传输的波形（或叫模式）一般表示成TEnm，英中第一个下标表示电场在宽边x方向上分布的半波长个数，第二个下标n表示电场在窄边y方向分布的半波长个数。也表示电场在矩形波导中沿x, y方向上为驻波分布，z方向为行波分布，而且，m, n可以有一个为零，但不能同时为零，否则各横向电磁场量就全部变为零，导致H为一常数，相当于矩形波导中没有电磁波存在。如下图所示：
对于矩形波导管，其内部传输的主波型，也叫主模是TEw模,
对于姗皴辱管，其內部劇的主鯉,也叫議是％型，称膨电战该电磁枝械导管纵向理以行播方離输，畅分量胸垂直波能播方耐即沿毓踽訥窄边理方亂大小財沿宽边X轴作变北，且为驻波分布，即要槻边油機正妊等于半个瞅刍把理枝中宽边也度等于半瞅纟整数倍的其它齡为高熾或
2 2
高次模，高次模械导传输糠减瞰频率更高的高次犍至不能砌皴导中传轨对于现渡中的磁场分量可以沿^形披寻的横截酚帝也可以沿披的传播方冋分布。
对于矩开皴导中传输的波型还有-种叫橫蹴，即皿点，谢鮒是电磁波只有垂直于传播方向的磁场分量，而对电场分量可以蹴囱传播方亂也可牆垂直于波的传播方亂下标处询含义与乓波相同。
肝删披导亀其内部翳的主模是岛，即波寻管的内«正牆于半饨
拌,其鵝管半径也正好等于半饨长刍对不龊此条件舸高次模沿鹼離树
2 2
衰淞度很快,传輸距离自綁近,陨认为不能进施
由于横电械中附电场握-定是垂直于枝的传輪方阿而与翳横电躺鵝管相连接瓣叭天练棊口面场中的电场£,只能碱导中的电场处于同」方亂磁场ffjD 嫣中的磁场同方航根駆祥的分布特為耙与矩蹴导相翳膵如逐渐断（宽茲保持不变）构成朋叭砂,称为E面就飘雉,脈651（b）所示；
把与劇斤对应的宽边x逐渐张开（窄边y保持筱）构成的輙天统称为H 面
扇辦叭袈，如图淸・1（潮示;
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2.2喇叭天线的口径场和辐射场分布与方向性
2. 2.1矩形喇叭天线口面场分布规律
2. 2.1.1矩形喇叭天线的口面场结构
为了说明喇叭天线的口面场结构，可用一个矩形喇叭来说明。图6-5-2画出了一个矩 形扇形喇叭天线的场分布图。
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(1) 当矩形波导前端面开口吋，也同样能产生电磁辐射，只是因为口面直径太小.按面天线理论，口面积越大，辐射场越强.方向性越好。这样由矩形波导前端面产生的辐射场强将较弱，方向性也相对较差。如果釆用开口形状喇叭，口面积相对增大，辐射场也将增强；
(2) 当矩形波导前端开口吋，将造成电磁波在波导内、外的存在空间不同。两个大小不同的空间环境对电磁波呈现的阻抗也不相同，其结果就是电磁波在波导中形成驻波形式，影响能量传输。如把波导开口做成喇叭形状，可以使电磁波由波导传到大空间时有一个渐变过程或过渡过程，这样能减缓阻抗的骤变，使电磁波在波导内传输时的驻波成份减少，有利于提高能量在波导中的传输效率。
(2)当矩形波导前端做成喇叭形状，电磁波载波道中的传输效率得到了提高，但由于喇叭和矩形波字形状上的差异，必将导致传到喇叭中电磁波的波阵面成为柱面(与矩形波导对应的喇叭)或球面形状(与圆形波导对应的喇叭)。这样在喇叭口面上形成的口面场Es成为非均匀口面场结构，即在口面上各点Es的相位和振幅大小不再相等，这将造成喇叭天线辐射场方向性变坏。
2.2. 1.2矩形喇叭天线口面场相位分布特点
根据天线辐射场一般表示式，其辐射场E&和H“最终是由口面场Es决定的。因此对口面场Es的振幅和相位分析，就成为分析喇叭天线的首要问题。
以H面扇形喇叭天线为例，并假定激励H面扇形喇叭的巨型波导TEg型波。由于H面扇形喇叭相当于矩形波导宽边x逐渐扩展而成，因此其口面场E, = E°・的相位舟随宽边x 坐标发生变化，与保持不变的窄边y无关，或者说E約相位沿窄边y保持均匀分布，如图6-5-3 所示。
r
6-5-3楔形啪叭的尺寸5坐标
图中Dx、Dy为H面扇形喇叭天线的口径宽度；Rx. Ry分别为H面和E面扇形喇叭天线的长度：0为喇叭天线的顶点，也叫相位中心.相当于喇叭天线的辐射中心，或者说球面波是由这样的一个虚设点发出的。
在图6-5-2和图6-5-3中，把口面场沿宽边x和窄边y的相位关系表示成：△0 = k(OM 一00)=二(OM -RJ
(6-5-1)
A
{△©. =0(f5y相位与y坐标无关)
而OM =J R；+W,所以£收+，_心）
A
由于H面扇形喇叭天线的等效长度Rx —般远大于其口面尺寸Dx、Dy,即Rx»x,利用
嫖级数把（6-5-1）展开，可得到:
.,2^. A2A4、
(6-5-3)
△ 0 = ( —--------- r + )
v 2 2R (2R)2
只保留£项,得到:
AzA "
(6-5-4)
△ 0 = ---
入瓦
与此对应的相移莹最大值为：
△0=三21 （在喇叭口面边沿处）
(6-5-5)
g 4 几R x
这就是说，对H面扇形喇叭天线，其口面场Esy方向虽沿窄边y轴方向，但其相位却
