矩形口径喇叭天线设计

手把手教你制作喇叭天线
1 喇叭天线简介
 喇叭天线简介常见的喇叭天线主要由角锥喇叭（矩形喇叭）和圆锥喇叭，分别如图1.1、1.2 所示：
 图1.1 角锥喇叭实物图
 图1.2 圆锥喇叭实物图
 从阻抗匹配的角度来理解，天线其实就是一个阻抗转换器，从传输线到自由空间（377 欧姆），一个通用的微波传输线就是波导（waveguide）一个空的引导电磁波传输的矩形管（hollowpipe），如果波导横截面的口径大于半个波长，那幺电磁波就能在其中以较低的损耗传输，并且如果波导终端打开，那幺电磁波就可以向自由空间辐射。

 喇叭就是一个渐变的波导，它增大了辐射口径，可以获得较高的增益，而且制作简单，性能稳定，即便在较恶劣的环境中也能获得较好的方向图，下面我们就自己动手设计一个角锥喇叭天线，设计中将要用到两个软件：
HDL_ANT 和CST（或HFSS），分别用于设计和仿真。

第六讲：喇叭天线喇叭天线：H面扇形、E面扇形、角锥喇叭喇叭天线可视为张开的波导口。

喇叭的功能是在比波导口更大的口径上产生均匀的相位波前，从而获得较高的定向性。

喇叭天线不算新天线，早在1897年就有人构造过。

为了使导行波的反射最小化，其转换区域，即介于波导的咽喉部位与自由空间的口径之间的喇叭段可制成指数率逐渐锥销。

但实用的喇叭一般都制成直线律张开。

一、H面扇形喇叭天线（一）、几何结构及坐标1D2D b=O一段尺寸为a b⨯的矩形波导口径沿H面渐变，张开形成口经为1D b⨯的喇叭—H面扇形喇叭。

矩形波导的宽边为a，窄边为b，传输10TE 模，假定波导开口面上的场分布和波导内横截面上的场分布相同。

两个渐变壁的交线为Y轴，口径法向为Z轴，Y与Z轴交O点，口径中心为O’点，1OO R H'=-称为面扇形喇叭的长度HHα-面扇形喇叭的半张角(二)、内场1、内场表达式假设喇叭无限长，采用圆柱坐标系(ρα，，y )，喇叭内为空气介质。

设波导传输横电模（TE 模），则内场为：$µµ(,,)(,,)(,,)(,,)(,,)y E y yE y H y H y H y αρραραρααραρρα⎧=⎪⎨=+⎪⎩u v u u v 由于H 面沿Y 向无变化，故场与Y 坐标无关，或说Y 向均匀分布。

(,,)(,)(,,)(,)y y E y E H y H ααρρραραραρα=⎧⎪⎨=⎪⎩ 在圆柱坐标系中，由Maxwell 方程可得关于内场的微分方程222222211()()0zk ρϕρρρρρϕ∂A ∂A ∂A ∂∇A =++∂∂∂∂∇+A =2柱坐标系中z 波动方程 222211()1y y y o yo E E k E Eyj H E j H ραρρρρραωμραωμρ∂∂∂=--∂∂∂∂-=∂∂-=∂ 其中，2200,k k ωεμ=为波数 可见，只需求解出y E 即可，,H H ρα由y E 求得。

一种新型介质加载的矩形喇叭天线
彭煜;李萍;胡卫东
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2013(026)010
【摘要】传统的卫星地面通信系统多采用抛物面天线,但抛物面天线却存在体积大、灵活性差等缺点,而喇叭天线则可以较明显地克服上述不足,但其增益较小、损耗较大.文中设计了一种新型介质加我的矩形喇叭天线,该天线有两层结构:上层为辐射结构,下层为微带-槽耦合馈电结构.辐射结构是中心为矩形喇叭孔的长方体铜板.这种
结构的喇叭天线体积适中、活动方便,而且天线增益、反射系数和半功率波瓣宽度
相比于传统形式的喇叭天线都有明显改善.
【总页数】3页(P133-135)
【作者】彭煜;李萍;胡卫东
【作者单位】武警工程大学研究生大队,陕西西安710086;武警工程大学信息工程系,陕西西安710086;武警工程大学研究生大队,陕西西安710086
【正文语种】中文
【中图分类】TN821+.3
【相关文献】
1.一种新型介质加载喇叭天线设计 [J], 宋诚;王月娟;玄晓波
2.旋磁介质与介质加载矩形波导中的光速TEM波 [J], 郝晋;李祥林
3.锥形介质加载喇叭天线 [J], 王加达;张大茂
4.有耗介质锥加载的混合模喇叭天线的分析 [J], 李思敏
5.Ka波段膜片加载曲线内壁矩形喇叭天线 [J], 陈钟荣;张瑶;张炎;刘子锐;韩啸因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

矩形口径喇叭天线设计
姓名：王亚勇
班级：通信0903
学号：U200913841
2012/5/14
喇叭天线是一种广泛使用的微波天线，其优点是结构简单，频带宽，功率容量大，调整与使用方便，合理的选择喇叭尺寸可以获得良好的辐射特性，相当尖锐的主瓣和较高的增益。

因次，喇叭天线应用非常广泛，它是一种常见的天线增益测试用标准天线。

下面我们用HFSS来设计喇叭天线并对其相关特性和参数进行仿真。

一．实验目的
1.通过实验熟悉使用HFSS.
2.设计一个S频段最佳增益矩形喇叭天线，理解矩形天线的原理，
理解天线各种参数。

二．实验内容
1.打开并运行HFSS后，设置求解类型
2.创建喇叭模型，分别在z=0和z=plength平面上创建大小为
a*b和a1*b1的平面
3.创建WR430波导模型
4.创建同轴馈线（1）同轴线的外导体
（2）同轴线的内导体
5.布尔操作
6.设置天线表面的外表面为理想导体的边界条件
7.设置辐射边界条件
三．求解设置
四．实验结果分析
（1）定义辐射表面
（2）查看E面和H面的增益方向图
（3）查看三维方向下的增益方向图
（4）查看回波损耗S11扫频结果
分析结果看当 2.4Ghz时，S11为-15.356dB，天线的最大增益是20.2143dB，与设计要求的19dB接近，可见设计成功。

五，保存结果
至此，我们完成了矩形口径喇叭天线的设计分析，设计的喇叭天线的最大增益约为20db，与设计要求的19db 接近，最后，单击保存按钮，在选择主菜单上的EXIT命令，退出HFSS。