乱点卫视谱之喇叭型后焦天线实验学习
实验6天线的辐射特性测量---副本
实验报告课程名称：电磁场与微波实验指导老师：_____成绩：__________________实验名称：波导传输线与负载特性测量实验类型：验证型同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1、揭示喇叭天线的辐射特性2、覆盖的基本概念：●天线辐射方向图●波束宽度●天线的极化特性●电磁波在空间传播中与距离的关系二、实验原理和内容描述天线的参量很多，择其主要有：天线方向性、辐射方向图、波束宽度、旁瓣电平、工作频率与响应、频率等等。
除此之外，天线发射（或接收）的电磁波都具有极化特性，所谓极化是指电磁波电磁矢量的方向，所以接收机接收到的信号大小跟收、发天线的安装方向有关（以下简称发射天线的极化方向或接收天线的极化方向）。
如果发射天线所发射电磁波的极化方向与接收天线的极化方向一致，接收信号最大，若两者正交，接收机则接收不到信号。
实验用3公分波段（8-12GHz）喇叭天线揭示天线方向性、波束宽度、波的极化特性。
实验装置包括三部分：分别是信号发射端、接收端和天线移动架。
发射端由固态振荡器、微波衰减器、小喇叭天线连接组成，并装在一个云台上。
发射端喇叭天线可以绕矩形波导轴向旋转，由此可以改变发射电磁波的极化方向，其极化角度可从指示刻度盘读出；发射功率的大小可用微波衰减器来调节。
云台可在垂直面和水平面上转动，用于测量发射天线的方向性特性；发射端还装有一个可移动的金属栅栏；天线移动架可以使发射端沿着移动架轨道平移，从而改变收、发喇叭天线之间的距离，其测量值可以从移动架上的刻度读取。
接收端将喇叭天线与微波晶体检波器连接在一起固定不动。
用到的方程为：P r=P t G t G rλ2/（4πR）2（W）其中R为收、发天线间距离最佳角锥喇叭天线增益：G=0.51*4πA P/λ2（AP为喇叭口的面积）喇叭天线半功率波束宽度：H面：2θ0.5≈1.18*λ/D H（rad）E面：2θ0.5≈0.89*λ/D E（rad）远区场条件：R>>2D H D E/λ三、主要仪器设备固态振荡器、微波衰减器、小喇叭天线、天线移动架、选频放大器、金属栅网。
3mm圆锥喇叭聚焦天线的理论与仿真
摘
要 ： 介 绍 了基 于 传 统 光 路 法 的 聚 焦透 镜 的设 计 方 法 。利 用 电磁 仿 真 软 件 计 算 了 透 镜 置 于 圆 锥 喇 叭
口的 ３ｍ 聚 焦 透镜 天 线 的性 能 。根 据 圆锥 喇 叭 最 大 方 向系 数 及 现 有 文 献 公 式 确 定 喇 叭 张 角 ， 真 得 到 天 线 ｍ 仿
中图分类号 ： Ｔ ２ Ｎ８ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｉ１ ． ７ ８ ＨＰ Ｐ ２ １ ２ ０ ． ４ ６ ｏ ：０ ３ ８ ／ Ｌ Ｂ ０ ２ ４ ２ ０ ３
喇 叭天线 增益高 、 反射 小 、 频带宽 ， 并且方 向性很好 ， 特别 适用 于微波 及等 离子体 测量 领域 。而在 核 聚变波 加热 、 离子体 诊断及 材料 的 自由空 间法 电磁参数 测量 等 系统 中， 要 将 电磁 波能 量 汇 聚到 很小 区域 内， 要 等 需 则 使用 聚焦 天线 。常见 的 聚焦方法 为使 用透镜 ， 括介质 透镜 和 金属 加 速透 镜 。 国内外 已 有学 者 对这 类 天 线作 包 过研 究与 报道 。Ｙ．Ｙａｎ ｄ ｒａ ａ和 Ｓ ａａ ｉ ．Ｓ ｓｋ 讨论 了如何 利用 光线 轨迹方 法来 分析 聚焦 透镜 天线 辐 射 特点 口 。通 ］ 过折 射公 式和 寻找过 程得 到 了光线在透 镜表 面离 散 的折 射位 置 。利用透镜 两个 表 面上 的折射 条件及 从第 二表 面透 射 出 电磁 波能量 分 布规律来 设计 透镜 表面形 状 。何 昌委 等分 析 了点 聚焦 透镜 天 线 的一 些基 本 特 性 ， 采用 波 动理论 方法 分析 了 电磁 波经 透镜会 聚 的焦斑 的大小 和横 向空 间分辨 力 ， 出 了透镜 天 线 的分 辨力 的一 种测 提
cst喇叭天线
题目：喇叭天线作者1：胡庭班级11级通信五班学号1110405012作者2：宋恒阳班级11级通信五班学号1110405029喇叭天线的设计一、实验目的：1、熟悉CST软件的使用；2、掌握喇叭天线分析和求解方法，喇叭天线基本设计方法；3、利用CST软件对喇叭天线进行分析，掌握喇叭天线的规律和特点。
二、预习要求1、喇叭天线原理。
2、CST软件基本使用方法。
三、实验原理1天线的辐射场可利用惠更斯原理由口面场来计算。
口面场则由喇叭的口面尺寸与传播波型所决定。
可用几何绕射理论计算喇叭壁对辐射的影响，从而使计算方向图与实测值在直到远旁瓣处都能较好地吻合。
它的辐射特性由口面的尺寸与场分布决定，而阻抗由喇叭的颈部（始端不连续处）和口面的反射决定。
当喇叭长度一定时，若使喇叭张角逐渐增大，则口面尺寸与二次方相位差也同时加大，但增益并不和口面尺寸同步增加，而有一个其增益为最大值的口面尺寸，具有这样尺寸的喇叭就叫作最佳喇叭。
2 喇叭和角锥喇叭传播的是球面波，而在一个面（E或H面）张开的扇形喇叭中传播的则是柱面波。
喇叭口面场是具有二次方相位差的场，二次方相位差的大小与喇叭的长度和口面大小有关。
为了扩展喇叭的频带，必须减小喇叭颈处与口面处的反射。
口面尺寸加大，则反射减小。
此外，把波导与喇叭的过渡段尽量做得平滑些，也可以减小该处的反射。
由于该位置附近的喇叭尺寸还很小，因此，不能传播高次模，一般都传输单模。
为了控制辐射方向图，有时口面上需要多模场分布，这时应在喇叭内适当位置引入能产生高次模的器件。
这种喇叭叫作多模喇叭，可用作单脉冲雷达或高效率天线馈源。
由于各模在喇叭内的相速不同，多模喇叭的频带比常规喇叭的要窄。
四、实验内容与步骤1.点击打开软件选择如下图所示的图标2.选择天线模板3.设置单位4.设置背景材料5.定义结构6.设置频率7.设置边界条件8.定义激励端口9.设置监视器10.设置远场监视器11.设置求解器12.分析结果a)1D results 中观察S11b)方向系数，辐射效率c)增益d)方向图e)Theta=90phi五、实验元器件、仪器、仪表1、PC；2、CST仿真软件。
课件：实验6 圆锥喇叭天线设计
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创建一个放置于圆锥体Taper上的圆柱体，其截面半径 和高度分别用变量b和h3表示，其底面圆心位于（0， 0，h1+h2），并将其命名为Throat。
在主菜单栏中选择draw----cylinder或单击工具栏上的圆 柱体按钮，进入创建圆柱体的状态。新建的圆柱体会 添加到操作历史树的solids节点下，默认名cylinder1。
• 再次在三维模型窗口中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选 择assign boundary----Perfect E命令，打开一个对话框，直 接单击ok按钮，将前面选中的表面的边界条件设置为理想 导体边界。
设置辐射边界条件 使用HFSS分析天线时，需要设置辐射边界，且辐射边界表面
距离辐射体需要不小于1/4波长。
第六章 圆锥喇叭天线的设计与 分析
一、喇叭天线
• 喇叭天线（Horn Antennas）是最广泛使用
的微波天线之一。它的出现与早期应用可 追溯到19世纪后期。喇叭天线除了大量用 做反射面天线的馈源以外，也是相控阵天 线的常用单元天线，还可以用做对其它高 增益天线进行校准和增益测试的通用标准。 • 它的优点是具有结构简单、馈电简便、频 带较宽、功率容量大和高增益的整体性能。
3.设计建模
• 创建喇叭模型 创建一个放置于xy平面上的圆柱体，其截面半
径和高度分别用变量a和h1表示，其底面圆心位于坐 标原点，并将其命名为Waveguide。
在主菜单栏中选择draw----cylinder或单击工具栏上的圆 柱体按钮，进入创建圆柱体的状态。新建的圆柱体会 添加到操作历史树的solids节点下，默认名cylinder1。
第十章喇叭天线
jβ
RH π D /2 ( −sinθ )2 H 2 β DH −DH /2
∫
e
− jβ
RH x π −sinθ + 2 RH β DH
2
dx
1 π RH j β e = 2 β
RH π ( − sin θ ) 2 2 β DH
{C (t ) − C (t ) − j [ S (t ) − S (t )]}
x = x2 =
DH 时， 2
DH π − − sin θ = u2 2 RH β DH
(10.5b)
得
1 π RH jβ IH1 = e 2 β
1 π RH j β e = 2 β
x
RH π t ( +sinθ )2 2 − j π t 2 2 β DH 2
∫e
t1
dt
(10.6)
4 3 4 3
(10.7)
169
《天线原理与设计》讲稿
王建
式中，
t3 = −
β RH π
DH π − + sin θ = −u3 2 RH β DH
(10.8a)
t4 =
β RH π
DH π + − sin θ = u4 2 RH β DH
(10.8b)
t=
β x π [ − RH ( + sin θ )] = π RH β DH
β π RH
dx ，
dt =
dx =
π RH dt β
x = x1 = −
DH 时 ， 2
t1 = −
t2 =
β RH π
β RH π
DH π + + sin θ = −u1 2RH β DH
天线实验5
喇叭天线的设计与分析夏小波 090813291) 实验目的： 设计一个S 频段（1.55GHz~3.4GHz ）最佳增益矩形喇叭天线，其在2.4GHz 时的增益要大于19dB ，喇叭用WR430矩形波导来馈电，其尺寸a=4.30in 、b=2.15in ，激励信号由特性阻抗为50欧姆的同轴线导入。
2) 实验原理：喇叭天线，是最广泛使用的微波天线之一。
它的出现与早期应用可追溯到19世纪后期。
喇叭天线除了大量用做反射面天线的馈源以外，也是相控阵天线的常用单元天线，还可以用做对其它高增益天线进行校准和增益测试的通用标准。
它的优点是具有结构简单、馈电简便、频带较宽、功率容量大和高增益的整体性能喇叭天线由逐渐张开的波导构成。
逐渐张开的过渡段既可以保证波导与空间的良好匹配，又可以获得较大的口径尺寸，以加强辐射的方向性。
喇叭天线根据口径的形状可分为矩形喇叭天线和圆形喇叭天线等。
先将增益由分贝值转换为无量纲值，19dB 的增益转换成无量纲值约为79.4。
2.4GHz 工作频率对应的波长为4.92in 。
将增益的表达式代入 得到a1=20.50in ；将增益和波长代入：得到b1=15.18in ；Re=22.47in 。
3) 实验步骤：在设计中，波导长度取5/4波长；同轴线馈电点位于波导宽边中心，馈电点和波导底测短路板之间的距离为1/4波长，同轴线的外导体与波导的侧壁相连接，内导体从波导宽边中心处插入到波导内部场强最大处，形成电场激励方式。
同轴线的外导体圆半径为0.06in ，外导体长度为0.3in ；内导体半径为0.025in ，内导体在波导内的长度是波导窄边长度的一半，即b/2。
创建喇叭模型—创建WR430波导—创建同轴馈线—上述模型建好之后，使用布尔操作生成最终的矩形口径喇叭天线模型—把喇叭天线的外表面设置为理想导体边界条件—设置端口激励—设置边界辐射条件—求解设置4) 实验结果：E 面和H 面增益方向图224212314132383a a ap ap G a bG a επλπελ=+-()11213821a a a R R R b b b h e e λλ-==++=L HL E y x b h a h z a b增益方向图：3D方向图：查看回波损耗：由纵坐标可以看出损耗比较大，需要进一步进行参数设计。
天线实验报告(DOC)
实验一 半波振子天线的制作与测试一、实验目的1、掌握50欧姆同轴电缆与SMA 连接器的连接方法。
2、掌握半波振子天线的制作方法。
3、掌握使用“天馈线测试仪”测试天线VSWR 和回波损耗的方法。
4、掌握采用“天馈线测试仪” 测试电缆损耗的方法。
二、实验原理（1）天线阻抗带宽的测试 测试天线的反射系数（S 11），需要用到公式（1-1）：)ex p(||011θj Z Z Z Z S A A Γ=+-=（1-1）根据公式（1-1），只要测试出来的|Γ|值低于某个特定的值，就可以说明在此条件下天线的阻抗Z A 接近于所要求的阻抗Z 0（匹配），在天线工程上，Z 0通常被规定为75Ω或者50Ω，本实验中取Z 0=50Ω。
天线工程中通常使用电压驻波比（VSWR ）ρ以及回波损耗（Return Loss ，RL ）来描述天线的阻抗特性，它们和|Γ|的关系可以用公式（1-2）和（1-3）描述：||1||1Γ-Γ+=ρ（1-2）|)lg(|20Γ-=RL [dB]（1-3）对于不同要求的天线，对阻抗匹配的要求也不一样，该要求列于表1-1中。
表1-1 工程上对天线的不同要求（供参考）天线带宽驻波系数ρ的要求 反射系数|Γ|的要求 反射损耗RL 的要求 窄带（相对带宽5%以下）ρ≤1.2或1.5|Γ|≤0.09或0.2 ≥21dB 或14dB 宽带（相对带宽20%以下） ρ≤1.5或2 |Γ|≤0.2或0.33≥14dB 或10dB 超宽带ρ≤2或2.5，甚至更大 |Γ|≤0.33或0.43≥10dB（2）同轴电缆的特性阻抗本实验采用50欧姆同轴电缆，其外皮和内芯为金属，中间填充聚四氟乙烯介质（相对介电常数 2.2r ε=）。
其特性阻抗计算公式如下：060ln r b Z a ε⎛⎫=⎪⎝⎭（1-4）式中 a ——内芯直径； b ——外皮内直径。
三、实验仪器（1）Anritsu S331D天馈线测试仪图1-1 Anritsu S331D天馈线测试仪表1-2 Anritsu S331D天馈线测试仪主要性能指标参数名称参数值频率范围25MHz-4000MHz频率分辨率100kHz输出功率< 0dBm回波损耗范围0.00-54.00dB（分辨率：0.01dB）驻波比范围0.00-65.00 （分辨率：0.01）（2）50欧姆同轴电缆、SMA连接器、热塑管、直径2.5mm和0.5mm铜丝、泡沫（用于支撑和固定天线）和酒精棉等。
电磁场微波技术与天线实验指导书
自编教材《电磁场微波技术与天线》实验指导书长沙学院电子与通信工程系二0一0年九月实验一谐振腔法测量微波频率一、实验目的1、熟悉和了解微波测试系统的基本组成和工作原理。
2、掌握微波测试系统各组件的调整和使用方法。
3、掌握谐振腔法测频率的原理。
二、实验框图及器材1、实验框图图一谐振腔法测频率框图2、实验仪器微波信号源一台3cm测量线一台隔离器一个定标衰减器一个波长计一个检波指示器一台晶体检波器一个选频放大器一台各种负载三、实验原理谐振条件：谐振腔发生谐振时，腔长必须是半个波导波长的整数倍，此时，电磁波在腔内连续反射，产生驻波。
旋转波长表的测微头，当波长表与被测频率谐振时，将出现吸收峰。
反映在检波指示器上的指示是一跌落点，(参见图二)此时，读出波长表测微头的读数，再从波长表频率与刻度曲线上查出对应的频率。
检波指示器指示I图二波长表的谐振点曲线四、实验内容及步骤1、按图一所示的框图连接微波实验系统。
2、将检波器及检波指示器接到被测件位置上。
3、用波长表测出微波信号源的频率。
五、实验报告及要求1、实验目的与任务；2、正确画出微波测试系统的基本框图；3、说明用谐振腔法测频率的原理；4、记录实验数据，分析误差原因。
六、预习报告及要求1、实验目的与任务；2、实验所用仪器设备的功能；3、实验原理。
实验二微波功率的测量一、实验目的1、熟悉和了解微波测试系统的基本组成和工作原理。
2、掌握微波测试系统各组件的调整和使用方法。
3、掌握微波功率的测量原理，熟悉测量被测件的相对功率、绝对功率值的方法。
二、实验框图及器材1、实验框图图三功率测量微波系统框图2、实验仪器微波信号源一台3cm测量线一台隔离器一个定标衰减器一个波长计一个检波指示器一台晶体检波器一个选频放大器一台波导开关一个功率计一台功率头一个各种负载三、实验原理在波导管中传输的微波通过衰减器时，可以衰减部分传输功率，沿着宽边改变衰减器的移动吸收片可改变衰减量的大小。
实验二 喇叭天线的仿真设计
实验二、喇叭天线的仿真设计一、设计目标设计一个喇叭天线，其中心工作频率为2.5GHz左右，回波损耗S11的10dB带宽大于300MHz,并给出天线的仿真模型和仿真结果（S11、输入阻抗、E和H面增益方向图和三维增益方向图）。
二、设计步骤1、添加和定义设计变量：将天线的相应变量定义好，如图：2、设计建模（1）创建喇叭天线模型在z=0的平面上创建一个中心位于坐标原点，长度和宽度分别用变量a和b表示的矩形面，并将其命名为Horn,颜色设为浅蓝色，透明度设为0.4。
顶点位置坐标为（-a/2，-b/2，0）。
在z=plength的平面上创建一个中心位于z轴，长度和宽度用a1和b1表示的矩形面，并将其命名为Aperture，颜色设为深蓝色，顶点位置坐标为（-a1/2，-b1/2，plength）。
通过Connect命令生成喇叭模型：按住Ctrl键，先后依次单击矩形面Horn和Aperture，同时选中这两个矩形面。
然后从主菜单栏中选中【Modeler】→【Surface】→【Connect】命令，即可生成喇叭模型，该模型的名称为Horn，其透明度为0.4，材质为vacuum。
（新生成的模型的名称、材质、透明度等属性与第一个被选中物体的属性相同）（2）创建WR430波导模型：创建一个长方体模型用以表示波导。
选择主菜单【Draw】→【BOX】命令,或者单击工具栏的方形按钮，进入创建长方体的状态，然后移动鼠标光标在三维模型窗口中创建一个任意大小的长方体，新建的长方体会添加到操作历史树的Solids节点下，其默认的名称为BOX1。
，该模型与喇叭的底部相接，其长、宽、高（ZSize）分别用a、b和-wlength 表示，并命名为WR430，颜色设为深绿色，设置透明度为0.4。
顶点位置（-a/2，-b/2，0）。
（3）创建同轴馈线：同轴线馈电点放置于波导宽边中心线上，其与底侧短路板的距离为1/4个波长，同轴线的外导体与波导的外侧壁相接触。
微波技术与天线实验报告(航大)
电磁场、微波测量实验报告姓名：学号：学院：电子信息工程学院实验1 电磁喇叭天线特性测量一、实验目的研究电磁喇叭天线方向性图的测量方法以及天线的互易性原理。
二、实验仪器及装置图1、三厘米固态信号源2、喇叭天线3、分度转台及支柱4、微分表三、实验原理由于在通信、雷达等用途中，天线都处于它的远区，所以正确的测试天线的远区场辐射特性非常重要。
天线参量是描述天线辐射特性的量，可用实验的方法测定。
天线参量的测量是设计天线和调整天线的重要手段，其中最重要的是测量其辐射场幅值分布的方向性，其表征量是天线的方向函数及方向图。
四、实验内容及步骤1、按图连接好装置。
2、整机机械调整:首先旋转工作平台使0度刻线与固定臂上只针对正，在转动活动臂使活动臂上的指针对正在工作平台180度刻线上。
3、固定被测天线，而把辅助天线沿以被测天线为中心，距离r为半径的圆周运动转动平台记录工作平台角度及微安表度数。
Y oz平面方向图的数据逆时针转动角度180 177 174 171 168 165 162 159 156 153 150 147微安100 94 80 62 46 32 20 10 6 4 2 0顺时针转动角度-180 -177 -174 -171 -168 -165 -162 -159 -156 -153 -150 -147微安100 96 92 80 60 44 26 18 10 6 4 2逆时针转动顺时针转动Xoz 平面方向图数据逆时针转动逆时针转动角度 180177174171168165162159156153150147微安 100 92 80 56 36 20 8 2 0 0 0 0顺时针转动角度 -180 -177 -174 -171 -168 -165 -162 -159 -156 -153 -150 -147微安100 96 88 70 52 30 12 4 2 0 0 0顺时针转动实验2 电磁波参量的测量一、实验目的（1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如E、H和S 互相垂直。
北邮电磁场与微波实验天线部分实验二
信息与通信工程学院电磁场与电磁波实验报告——天线部分班级：学号：班内序号：姓名：实验二网络分析仪测试八木天线方向图一、实验目的1．掌握网络分析仪辅助测试方法；2．学习测量八木天线方向图方法；3．研究在不同频率下的八木天线方向图特性。
注:重点观察不同频率下的方向图形状，如：主瓣、副瓣、后瓣、零点、前后比等;二、实验原理实验中用的是七单元八木天线，包括一个有源振子，一个反射器，五个引向器（在此图中再加2个引向器即可）图2.1 八木天线原理图引向器略短于二分之一波长，主振子等于二分之一波长，反射器略长于二分之一波长，两振子间距四分之一波长。
此时，引向器对感应信号呈“容性”，电流超前电压90°；引向器感应的电磁波会向主振子辐射，辐射信号经过四分之一波长的路程使其滞后于从空中直接到达主振子的信号90°，恰好抵消了前面引起的“超前”，两者相位相同，于是信号叠加，得到加强。
反射器略长于二分之一波长，呈感性，电流滞后90°，再加上辐射到主振子过程中又滞后90°，与从反射器方向直接加到主振子上的信号正好相差了180°，起到了抵消作用，一个方向加强，一个方向削弱，便有了强方向性。
发射状态作用过程亦然。
三、实验步骤:(1)调整分析仪到轨迹（方向图）模式;(2)调整云台起点位置270°；(3)寻找归一化点(最大值点);(4)旋转云台一周并读取图形参数;(5)坐标变换、变换频率（f600MHz、900MHz、1200MHz），分析八木天线方向图特性；四、实验数据600MHz: 36.8后瓣：主瓣：从百分比图和数据得出有两个峰值方向，分别为279°（幅度为1）和99°（幅度为1）。
零点：50%处：900MHz: 100.2主瓣：后瓣：从百分比图和数据得出有在75°处有一个峰值（幅度为0.993）。
而后瓣衰减严重，峰值仅为255°处（幅度为0.273）零点：50%处：1200MHz: 37.8后瓣：主瓣：从百分比图和数据可得出在63°和150°处各有一个峰值（幅度基本均为1），这些都属于旁瓣。
环焦天线市公开课获奖教案省名师优质课赛课一等奖教案
环焦天线教案一、教案目标1. 了解环焦天线的原理和结构。
2. 掌握环焦天线的制作方法和调试技巧。
3. 培养学生动手实践能力和创新思维。
二、教学重点1. 理解环焦天线的原理和结构。
2. 掌握环焦天线的制作方法和调试技巧。
三、教学难点1. 环焦天线的原理和工作机制。
2. 环焦天线的制作方法和调试技巧。
四、教学准备1. 板子2. 导线3. 螺丝刀4. 铅笔和纸张5. 示波器6. 功率计7. 信号源五、教学过程1. 导入引导学生思考，在日常生活中我们经常使用的无线设备中，有哪些需要使用天线的？为什么需要天线？天线在无线通信中扮演着什么角色？2. 理论讲解介绍环焦天线的原理和结构，环焦天线是一种高增益和方向性较好的天线，它的工作原理是通过将环形的盘面分割成一系列的切向和径向的感应环，来增强辐射功率和接收信号。
3. 制作环焦天线步骤一：准备环焦天线所需的材料和工具。
步骤二：使用示波器和功率计等设备进行预实验。
步骤三：根据预实验结果计算环焦天线的尺寸和参数。
步骤四：将计算得到的尺寸和参数应用于实际制作中。
步骤五：使用导线将环焦天线的各个部分连接起来。
步骤六：调试环焦天线，通过对比实验实现优化。
4. 调试环焦天线步骤一：使用信号源产生一定频率和强度的信号。
步骤二：使用功率计测量环焦天线的辐射功率。
步骤三：根据测量结果调整环焦天线的参数。
步骤四：重复步骤二和步骤三，直到达到满意的效果。
5. 实践检验要求学生根据所学内容和所制作的环焦天线，进行一次无线通信实验。
通过实验验证所制作的环焦天线的性能和可靠性。
六、教学反思通过本次实践教学，学生对环焦天线的原理和结构有了更深入的理解，也提高了动手实践能力和创新思维。
但仍然存在一些不足之处，比如实验过程中可能会遇到的问题和解决方法等需要更加细致地进行讲解。
下次教学可以根据学生的实际情况进行调整，并增加更多的互动环节，以提高教学效果。
环焦天线S频段馈源喇叭的设计
１引言
馈 源设 计
主模 圆锥 喇叭
随着卫星通信的发展 ，对卫星通信地球站天线的性能要求越来越高，中小型卡塞格
伦 和格里 高利天线 由于馈 源 喇叭会 产 生很 大 的遮挡 ，因而 造成 天线 电压驻 波 比大 ，天 线 方 向 图旁 瓣 电平 高 。而 高性能 的环焦 天 线则可 克服 以 ＿缺 点 ，因为 ＩＪ 卜 ｌ：
本文介绍一种环焦天线 ｓ 频段馈源喇叭的详细设计方法，给出并比较了实际测试结 果 和理 论计 算结果 。该 环焦大 线 的工作频 率 为 ＿ ，其主 要几 何结构 参数 为 ：主 面直径
为 ６ ， 副面直径 为 ６５ 焦 点与 副面 顶点 的距离 为 ６８ 焦 点与主 面底 部距离 为 １． ， ３３ ， ． ， ， ， ２ 九 ９ 焦 点对 副 面边 缘的 半张角也 即照射 角 为 ２ ． ，其 中 对应 中心频率 的波 长 。 ３１ 。 ２馈 源喇 叭 的设 计 ２１喇 叭型式 的选 取 ． 馈 源 喇叭对 副面边 缘应 具有合 适 的照射 电平 和照射 相位 ，并 具有相对 稳 定的相 位 巾 心 。综 合考 虑加工成 本和技 术指标 要 求 ，我们选 用主模 光壁 圆锥 喇叭 。从环焦 天线 结构 尺 寸可 以看 出 ，副面 外径仅 约 ６５ ． ，因此 需要优 选喇 叭尺 寸参 数 以获得合 适 的照射 电平
Ｐ ） ｅ ）２ｌＲＲ） （ ＝ （－０ （ ０ ａ ｏ ／ ｇ
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可 以选取曲面 Ｐ Ｐ 。 正好是以Ｏ 为球心的球面。如果在此球面 Ｐ Ｐ上辐射的相位图 ’ 。
实验六双模圆锥喇叭天线的设计与仿真
实验六双模圆锥喇叭天线的设计与仿真实验六双模圆锥喇叭天线的设计与仿真一、实验目的1.设计一个双模圆锥喇叭天线2.查看并分析该双模圆锥喇叭天线的收敛结果、远场方向图及喇叭轴比曲线、喇叭驻波比信息二、实验设备装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台三、实验原理圆锥喇叭一般采用圆波导馈电，描述圆锥喇叭的尺寸有口径直径D ，喇叭长度R 。
圆锥喇叭的口径场的振幅分布与圆波导中的TE11相同，但是相位按平方律沿半径方向变化。
下图计算了不同轴向长度圆锥喇叭的方向系数与口径直径的关系。
从图中可以看出，圆锥喇叭仍然存在着最佳尺寸。
与矩形喇叭类似，当轴向长度一定时，增大口径尺寸的效果将以增大口径面积为优势逐渐地转向以平方相位偏移为优势。
最佳圆锥喇叭的主瓣宽度与方向系数可以由以下公式近似计算：在增益最大值(图中虚线)处，可归纳出R 与D 的近似关系λλ15.04.22-=DRop喇叭天线通过馈电段向移相段输入电磁场，通过波模的激励、传输和控制到达喇叭口面形成口面场，由口面场向空间辐射，在辐射区干涉叠加，形成了辐射场在空间的分布幅度方向图和相位方向图，并得到各项辐射性能。
在双模圆锥喇叭中，使用主模TM11和另一个高次模TE11，主模圆波导的模在台阶处激发若干高次模，选择尺寸α、A 、台阶比ρ = α /A ，使之能传输TM11和TE11模，其余可能激起的高次模被截止。
喇叭作为反射面天线的馈源，其相位中心位置可采用解析方法或实验技术来确定，但是解析方法一般较烦琐，且只有少数的结构有解析公式，多采用实验技术来确定天线的相位中心。
因为圆锥喇叭结构具有对称性，所以其相位中心就在其轴线上虚顶点与口面中心之间的某处。
在实验之前先对喇叭进行电磁仿真,初步确定其相位中心的位置,再根据实验的测试数据进一步确定其相心的位置。
相心位置用Q 表示，即轴线上相位中心到喇叭口面中心的距离，如下图所示。
0.52Hθ双模圆锥喇叭的远区辐射场为：()}]sin 83.3[1)84.1()83.3(84.1cos 1cos 1{sin sin 21cos 1sin 21'111111111111θθλλθθθλθλφλλλλθJ J M A A J E k kk gH gE gH gH -+++++=200'11111)84.1sin (1)sin (21cos cos θθλλλλθφφkA kA J E gH gH -?++= 四、实验内容设计一个双模圆锥喇叭天线，其指标要求如下：中心频率为：5GHz ；采用圆波导喇叭馈电结构，并使用两个激励模式，该两个模式的初始误差为90°，构成圆极化。
(整理)第六讲喇叭天线(09)
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2D b=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H H α-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：(,,)(,,)(,,)(,,)(,,)y E y yE y H y H y H y αρραραρααραρρα⎧=⎪⎨=+⎪⎩ 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。
天线理论学习总结(20101203)
（总）波束范围 （或波束立体角）由主瓣范围（或立体角） 加上副瓣范围（或立体角） 所构成，即 。主波束范围与（总）波束范围之比称为（主）波束效率 ，即 ；副瓣范围与（总）波束范围之比称为杂散因子，即 。显然 。
1.3.6
方向性系数D（也称为定向性）的第一种定义：
远场区的某一球面上最大辐射功率密度 （ ）与其平均值之比，是大于等于1的无量纲比值，记为：
电磁场均无推迟效应（即无相位延迟）；
电场与静电场中电偶极子的场相同，磁场与恒定磁场中元电流的场相同，因此也称电偶极子的近区场为似稳场；
电场和磁场的相位相差 ，因此平均坡印廷矢量为零，近区内主要是电磁能量交换，忽略波的传播（辐射），因此也称近区场为束缚或感应场。
（2）电偶极子的远区场
定义 的区域为远区场（也称为辐射区）， ，含有 的高次项可以忽略，只保留 项，可以得到：
空间任一点的电磁场都满足麦克斯韦（Maxwell）方程和边界条件。天线问题是具有复杂边界条件的电磁场边界问题，最终目的是求解两个一阶非齐次线性联立的电磁场偏微分方程（两个变量分别为电场E和磁场H）。求解天线问题的电磁场既有经典的解析方法也有几种比较常用的数值计算方法。解析方法又分为两类：直接方法和间接方法。直接方法是将两个一阶线性偏微分方程化成一个场量的二阶偏微分方程（矢量波动方程），通过求解该二阶偏微分方程直接求得场量。间接方法则是从麦克斯韦方程出发，引入辅助函数，通过求解辅助函数求解电磁场。而数值方法有矩量法、时域有限差分法、有限元法、几何光学法、物理光学法等。
图1.5电偶极子的远区场
可以得到远场内的结论如下：
辐射区电磁场有推迟效应（即有相位延迟 ）；
与 在空间互相垂直，且垂直于传播方向，在时间上 与 同相位，平均坡印亭矢量不为零，且指向沿r方向，说明远区场是沿径向朝外传播的，有能量沿径向朝四周辐射出去，为TEM波；
12.喇叭天线(2)
图 10-24 加速透镜剖面
与介质透镜的分析方法一样，目的是要确定 p AB 曲线的方程，结果为：
(1 − n 2 ) x 2 + 2(1 − n) fx + y 2 = 0
(椭圆方程)
(10.60)
在上面的讨论中， 介绍了三种透镜形式， 即介质透镜， 空气透镜和金属透镜。 虽然使用它们可使喇叭的口径场相位得到校正， 但是使用它们后喇叭口径场幅度 分布将受到影响， 还将产生反射。 幅度分布变化， 也将引起辐射方向图发生变化。 这个问题，感兴趣的同学可参阅相关文献。
r 2 = ( x + f )2 + y 2 r = f + nx
→
r=
(n − 1) f n cos ϕ − 1
(10.55)
⇒
(n 2 − 1) x 2 + 2(n − 1) fx − y 2 = 0
(10.56)
q 为双曲线形式。如上推导没用到折射定律， 上式说明，透镜剖面曲线 AOB 可以证明，该曲线满足折射定律。 在透镜边缘 A 和 B 两点处满足如下关系
3．金属透镜（加速透镜）
由一些平行金属片构成，见前面图 10-19(b)(d)及下面图 10-24。相邻的两片 构成波导，其性质与矩形波导类似，当电场矢量通过金属片构成小波导时(即这 些波导中为 TE10 模)，可得相速νp 和折射率 n 如下
vp = c 1 − ( λ 2d )
2
， n=
c 2 = 1 − ( λ 2d ) < 1 vp
e− jβ r r
(10.61)
ˆ 为单位矢量， E (θ , ϕ ) ——远场幅度方向图函数 式中， u
如果取圆锥喇叭口径上的最大相位差为
超宽带喇叭天线方向图重构实验教学研究
建模方法，而且加深了对天线方向图概念的理解，使得天线的学习不再枯燥无味，提高了学习的兴趣。
关键词：喇叭天线 方向图重构 实验教学
中图分类号：TN820；G642.0
文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2020)04(b)-0238-03
《微波技术与天线》是电子信息类专业的一门专业基 础 课，该课 程理 论 性 强、公 式 繁 琐、概 念 抽象 且具 有很 强 的工程 性，逐渐 形成了学生 难 学、教 师 难 教的现 状 [1-3]。天 线作为其 重 要内容 技 术 参 数 较 多，包 括 带 宽、增益、方向 性、输入阻抗、输出阻抗以及辐射效率等。同时，天线的种 类 又多种多 样，像传 统的 偶 极子天 线、微带 天 线、八 木天 线、喇叭 天 线、阿 基 米德 螺 旋 天 线 和 抛 物面 反 射 器 天 线 等。天线技术虽然是一门古老的学科，但当前仍然发展迅 速，像可穿戴 天 线、全 息编 码天 线、石墨 烯 天 线等均是 近 年来的 研 究 热 点 [4 - 6 ]。所以，学 生 无 论 是 学习课 本 基 础 知 识还是查阅课外文献都显得无所适从。此外，天线测试系 统昂贵，受 经费 和学 科布局的限制，许 多高校根 本无 法 进 行实际的天线测试学习。因此，由于工程训练的欠缺，部分 学生只是简单地掌握几个概念、记住几个公式，渐渐丧失 对天线技术的学习热情。
原始T EM喇叭天线由两块成一定张角的三角形板构 成，具 有结 构简单、方向性较 好、增益高且能 够支 持 T E M 模式波等特点。但是由于阻抗变化的不连续，导致了这种 天 线 不能 形成 超 宽 带 辐 射。为了拓展 带 宽，将天 线两 极板
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乱点卫视谱之喇叭型后焦天线实验学习《实践论》
日期：2009-2-25 22:16:42 阅读：来源:摇滚壳
伟大领袖毛主席教导我们：“最聪明、最有才能的，是最有实践经验的战士。
”
近日，卫视论坛上又翻出了几年前关于喇叭型后焦天线的讨论帖子，虽然依旧众说纷纭，但毁多誉少，更有不置可否者随声鼓噪。
主帖是我发的，而我却丧失了发言权，因为我没有任何的实际经验来提供有价值的信息与参考！该论坛虽然是一个卫星电视技术的自由讨论空间，但其中也让人见识够了某些人胡言乱语甚至信口雌黄。
伟大领袖毛主席说：“马克思主义者认为，只有人们的社会实践，才是人们对于外界认识的真理性的标准。
”无论面对什么样的问题，技术的、社会的，用实践掌握真理，才是认识问题、解决问题的关键。
所以，这次，我就用一次实际操练来争取和维护我的发言权吧。
材料：100cm×100cm薄铁皮1张。
器材：ASK双本振单输出馈源一体化ku波段高频头（本振频率：9.75/10.75GHz）、同洲CDVB3188C-S1卫星数字电视接收机。
先说说这张铁皮，正正方方平滑光洁，只所以选择100cm×100cm的规格是参考了网上一位烧友的制作资料，为了剪裁方便，也为了少走弯路简化计算。
具体裁剪时我将顶边两端点直接作为A和A1。
而图中B到B1我取18cm。
（如图1）这位烧友说他依此图所做的喇叭天线大口直径是33cm左右，而根据圆的周长公式c=πd，则d=c/π=100cm/3.14≈31.85cm。
这个“左”的差距不小。
小口直径差不多，是5.5cm左右。
就这样，又画又剪砰砰啪啪敲砸了半天，铁皮的硬度超乎预料，费劲不好弄，怕弄糟了这张30多元的宝贝，最后还是找铁皮师傅三下五除二只用了十来分钟卷成了型。
制作过程已是如此简单，而许多人就是不愿意动这个手，懒恐怕不是原因，因为常见人们鼓捣一锅多星时候的勤奋和耐心，我想，也许是对喇叭天线的效果没有信心而打了退堂鼓吧。
伟大领袖毛主席教导我们：“知识的问题是一个科学问题，来不得半点的虚伪和骄傲，决定地需要的倒是其反面——诚实和谦逊的态度。
你要有知识，你就得参加变革现实的实践。
”那么，接收效果究竟会如何呢？
将ASK双本振单输出馈源一体化ku波段高频头从喇叭大端口处放入，刚好被喇叭小端口内壁夹住，稍微紧固一下就可以了。
为了避免因中间环节的问题而出现复杂的判断，没有使用任何切换开关，而是通过馈线与高频头和数字接收机直接连接。
就地取材以木椅和小凳为支撑物，首先寻找接收据说信号较强的146°卫星上的菲律宾梦幻直播。
接收机设置本振10600，22K开关设置为开，以参数12501 H 3000寻找信号。
可无论怎么调，信号质量指示条无任何变化，再将本振改为10750，结果同上。
历时二个多小时，真正做到了不厌其烦，只是饭时已到，暂罢。
饭后分析检讨，如果是喇叭天线口径、长度或夹角的问题而导致信号无法达到接收要求，那么信号质量至少应有些微反应。
于是上阵再战，一小时后再败。
休息时考虑可能出在接收机的设置上，便上网查找这款高频头的相关资料，发现有些烧友说这款高频头与其他一些品牌的高频头相反，在接收高段频率时22K要设置为关！是不是原因出在这里呢？重新设置后再来，不一会儿，信号质量指示条出现反应了！最高时达41db，搜索后信号正常下载。
遂喜不自胜。
再尝试该直播其他参数，强弱不同但全部可以下载，收视成功！转而寻收138°KU波段台湾数码天空直播系统、艺华直播系统、长城直播平台、香港有线电视平台，全部下载成功！该星台湾数码天空直播系统信号略弱。
最后122°KU波段圆极化的香港天浪直播系统也成功收视，在没有加极化片的情况下，信号质量指示也高达42db。
查看一下以上各星KU场强图，我鲁西南地场强都在52db或53db强信号覆盖区内。
看来，只要是在这个范围的信号在我地都可以通过这个喇叭天线实现正常收视。
基于这种想法，又累又兴奋的我放弃了对134°KU波段的寻收。
至于正南往西方向的几颗卫星由于时间和楼房遮挡的缘故，也暂时留待以后了。
（如图2—13）
两天后，成功收下韩星113°KU波段新出现的PID加密CR频道。
同时盲扫收下该星12606 V 3617的feed信号。
（如图14—17）
随后对自制喇叭天线进行喷漆、自制支架的完善工作。
并自大口处套上大塑料袋防雨水下灌。
（如图18—20）
据天气预报我地将有小雨，正好测试雨衰影响。
隔天雨至，收视发现雨衰影响较大，
大部分节目无法正常收看。
这时，防雨的塑料袋可谓功不可没——无论是防雨的效果方面（正）还是加大雨衰影响方面（反）。
喇叭天线制作简易，定向准确，虽然不能进行多星同收，而在一些不利于碟型天线接收——比如阳台比较窄小或阳台上方有遮挡影响——的情况下则独领风骚。
且外型较有伪装和隐蔽效果。
实在尤物！
喇叭天线可看做就是一个大的波导腔，是高频头馈源波导的延伸。
有朋友说把喇叭天线做成一环一环如高效馈源那样的，原理及效果如何，还请高手讲解并一试。
（如图21）正如伟大领袖毛主席所教导的：“客观现实世界的变化运动永远没有完结，人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。
”卫视技术的发展和演进如是，社会政治经济各方面亦如是。
任何没有深入了解和实践的言论和道听途说只能是胡言乱语，徒授人笑而已！现在论坛上流行一股不好的风气：无论是探讨技术问题还是社会政治经济事件，不调查不研究不明是非，张嘴就说，人云亦云。
伟大领袖毛主席的《实践论》清楚地阐明了认识的各个阶段，指出：“世上最可笑的是那些‘知识里手’，有了道听途说的一知半解，便自封为‘天下第一’，适足见其不自量而已。
”
就算有些“同学”不认可辨证唯物主义，也不认可任何哲学和社会学说，那么读读理论物理学家Stephen William Hawking的伟大著作《时间简史》也可以告诉你什么是真正的科学理论、科学宿命论……在他或以后更伟大的人类精英在解决宇宙的统一理论之前，没有什么是绝对和普世的，无论是这里的喇叭天线还是所谓的民主！
而更令我印象深刻的是Hawking在一篇演讲中所说的：“防止进一步发展的唯一方法是压迫任何新生事物的全球独裁政府，但是人类的创造力和天才是如此之顽强，即便是这样的政府也无可奈何。
充其量不过把变化的速度降低而已。
”
附图：。