喇叭天线是面天线,波导管终端渐变张开的圆形或矩形截面的微波天线,是使用较广泛的一类微波天线。它的辐射场是由喇叭的口面尺寸与传播型所决定的。其中,喇叭壁对辐射的影响可以利用几何绕射的原理来进行计算的。如果喇叭的长度保持不变,口面尺寸与二次方相位差会随着喇叭张角的增大而增大,但增益则不会随着口面尺寸变化。如果需要扩展喇叭的频带,则需要减小喇叭颈部与口面处的反射;反射会随着口面尺寸加大反而减小。喇叭天线的结构比较简单,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。
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。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。
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,由于是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。
从原理上来说,波导开口端和喇叭天线是很简单的天线,但严格求解它们的口径场及外场却相当困难。 首先, 波导开口端面上与喇叭口面上的场分布与无限长波导内的场分布不同,而且空间传播的TEM波也不同,是结构较为复杂的波。其次,在口面上除了入射波,还有反射波。再次,在口面上除了主波以外,还有高次波型。此外由于波导和喇叭的开放性结构,波导开口和喇叭开口边缘处和外壁上都有电流存在,它们也参与辐射。
喇叭天线可以分为四类:
① 圆波导馈电的喇叭一般是圆锥喇叭;
② 矩形波导馈电的喇叭根据扩展的形式不同分为三种喇叭,即E面扇形喇叭(由扩展其窄边形成);H面扇形喇叭(扩展其宽边形成);和角锥喇叭(其宽边、窄边均扩展而形成);
③ TEM喇叭;
④ 脊波导喇叭等
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