喇叭天线基础理论
喇叭天线工作原理
喇叭天线工作原理
嘿！今天咱们来聊聊喇叭天线工作原理呀！
哎呀呀，说起喇叭天线，这可是个神奇的玩意儿呢！那它到底是咋工作的呢？
首先呢，喇叭天线是一种常见的天线类型哇！它的形状就像一个喇叭，所以才叫这个名字呢。
喇叭天线工作的时候，主要是通过电磁波的传播和辐射来实现信号的发送和接收的呀！当电流在天线中流动的时候，哇，就会产生电磁场！这个电磁场可不得了，它会以电磁波的形式向外传播呢。
而且呀，喇叭天线的口径大小对它的性能影响可大了！口径越大，它辐射和接收的电磁波能量就越多，信号也就越强呢！
还有啊，喇叭天线的方向性也很重要哇！它可以把电磁波集中在特定的方向上发射出去，这样就能更有效地传输信号啦！比如说，在通信领域，它就能准确地把信号发送到目标方向，减少干扰和能量浪费呀！
哎呀呀，想想看，如果没有喇叭天线，我们的通信会变得多么糟糕呢！在广播电视、卫星通信、雷达等领域，喇叭天线都发挥着巨大的作用哇！
所以说呀，了解喇叭天线的工作原理，对于我们掌握现代通信技术，那可真是太重要啦！它就像是通信世界里的一个神奇的小助手，默默地为我们传递着各种重要的信息呢！
怎么样，这下您对喇叭天线工作原理是不是有了更清楚的认识啦？。
标准增益喇叭天线
标准增益喇叭天线喇叭天线是一种常见的天线类型，其设计结构独特，能够有效地增加天线的增益，提高信号接收和发送的性能。
标准增益喇叭天线是一种常用的天线类型，具有较好的方向性和增益特性，适用于各种通信系统和雷达系统中。
本文将对标准增益喇叭天线的设计原理、特点和应用进行介绍。
首先，标准增益喇叭天线的设计原理是基于喇叭天线的结构特点和电磁波的传播原理。
喇叭天线的结构呈喇叭形状，具有逐渐扩大的横截面，能够有效地聚焦电磁波，提高天线的增益。
同时，喇叭天线还具有较好的方向性，能够限制信号的传播方向，减小干扰和提高接收灵敏度。
通过合理设计喇叭天线的结构参数和工作频率，可以实现标准增益喇叭天线的设计。
其次，标准增益喇叭天线具有较好的特点和性能。
首先，标准增益喇叭天线具有较高的增益，能够提高信号的接收灵敏度和发送功率，增强通信系统的覆盖范围和传输距离。
其次，标准增益喇叭天线具有较好的方向性，能够限制信号的传播方向，减小干扰和提高抗干扰能力。
此外，标准增益喇叭天线还具有较宽的工作频带和稳定的工作性能，适用于各种复杂的通信环境和应用场景。
最后，标准增益喇叭天线在各种通信系统和雷达系统中具有广泛的应用。
在通信系统中，标准增益喇叭天线可以用于基站天线、移动通信天线、卫星通信天线等，能够提高通信系统的覆盖范围和通信质量。
在雷达系统中，标准增益喇叭天线可以用于目标探测、跟踪和导引，能够提高雷达系统的探测距离和目标分辨率。
此外，标准增益喇叭天线还可以用于无线电测向、天线阵列和无线通信系统中，具有广泛的应用前景。
综上所述，标准增益喇叭天线是一种常用的天线类型，具有较好的方向性和增益特性，适用于各种通信系统和雷达系统中。
通过合理设计喇叭天线的结构和工作频率，可以实现标准增益喇叭天线的设计，提高通信系统和雷达系统的性能和应用效果。
希望本文对标准增益喇叭天线的理解和应用有所帮助，谢谢阅读！以上就是关于标准增益喇叭天线的一些介绍，希望对您有所帮助。
标准增益喇叭天线
标准增益喇叭天线喇叭天线是一种特殊形状的天线，其外形呈喇叭状，用于接收或发送电磁波信号。
在无线通信领域中，喇叭天线因其高增益、宽频、低波束宽度等特点而备受青睐。
本文将介绍标准增益喇叭天线的结构、工作原理以及在通信领域中的应用。
1. 结构。
标准增益喇叭天线通常由金属制成，其外形呈喇叭状，内部结构复杂。
喇叭天线的主要部分包括喇叭口、喇叭颈和喇叭腔。
喇叭口是天线的开口部分，用于接收或发送电磁波信号；喇叭颈是连接喇叭口和喇叭腔的部分，起到导向电磁波的作用；喇叭腔是天线的主体部分，用于增强电磁波信号的增益。
2. 工作原理。
标准增益喇叭天线的工作原理基于电磁波的传播和辐射。
当电磁波信号进入喇叭口时，由于喇叭口的特殊形状，可以使得信号被聚集并传导到喇叭腔中。
在喇叭腔内，信号受到增益作用，然后通过喇叭颈传输到外部设备中。
同样，当外部设备发送信号时，信号经过喇叭颈传入喇叭腔，再经过喇叭口辐射出去。
由于喇叭天线的特殊结构，其增益较高，可以有效地增强信号的传输和接收效果。
3. 应用。
标准增益喇叭天线在通信领域中有着广泛的应用。
首先，在无线通信系统中，喇叭天线可以用于增强信号的传输距离和覆盖范围，提高通信质量和稳定性。
其次，在雷达系统中，喇叭天线可以用于接收和发送雷达信号，实现目标的探测和跟踪。
此外，在卫星通信系统中，喇叭天线也扮演着重要的角色，用于接收和发送卫星信号，实现地面设备与卫星之间的通信连接。
总之，标准增益喇叭天线以其高增益、宽频、低波束宽度等特点，在通信领域中发挥着重要作用。
其特殊的结构和工作原理使其成为无线通信系统、雷达系统、卫星通信系统等设备中不可或缺的组成部分。
相信随着科技的不断发展，喇叭天线的应用范围将会更加广泛，为人们的生活和工作带来更多便利和效益。
14-喇叭天线 天线原理
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
天线原理与设计—第六章口径天线和喇叭天线
天线原理与设计—第六章口径天线和喇叭天线口径天线是一种特殊的天线，其工作原理是通过改变天线口径的大小以实现方向性辐射。
喇叭天线则是一种具有喇叭形状的天线，其主要功能是对电磁波进行聚焦或分散，从而实现天线的增益和波束的调控。
本章将介绍这两种天线的基本原理和设计方法。
6.1口径天线6.1.1口径天线的基本原理口径天线的基本原理是利用天线口径的大小来控制电磁波的发射和接收方向。
根据狄拉克定理，天线辐射的功率密度与天线口径的平方成正比。
因此，通过改变天线口径的大小，可以调整天线的辐射功率和波束的方向性。
一般情况下，口径天线的口径越大，辐射功率越大，波束的方向性越好。
6.1.2口径天线的设计方法口径天线的设计方法主要包括天线口径的确定和辐射模式的设计。
天线口径的确定需要考虑到工作频率、辐射功率和波束方向等参数。
一般情况下，口径天线的口径选取为波长的几倍，以保证天线的辐射效果和方向性。
辐射模式的设计则需要根据具体的应用要求，确定天线的辐射方式和波束的形状。
6.2喇叭天线6.2.1喇叭天线的基本原理喇叭天线是一种特殊形状的天线，其主要功能是将电磁波进行聚焦或分散，从而实现天线的增益和波束的调控。
喇叭天线的基本原理是利用喇叭形状的反射面将电磁波进行反射和聚集。
喇叭天线可以分为抛物面喇叭天线和双曲面喇叭天线。
抛物面喇叭天线主要用于聚焦电磁波，而双曲面喇叭天线主要用于分散电磁波。
6.2.2喇叭天线的设计方法喇叭天线的设计方法主要包括反射面的确定和波束的调控。
反射面的确定需要考虑到工作频率、波束宽度和聚焦距离等参数。
一般情况下，抛物面喇叭天线的反射面采用抛物线形状，双曲面喇叭天线的反射面采用双曲线形状。
波束的调控则需要通过反射面的形状和尺寸来实现，一般情况下，反射面的大小越大，波束的调控能力越好。
综上所述，口径天线和喇叭天线是一种特殊的天线，其工作原理是通过改变天线口径的大小和喇叭形状来实现方向性辐射和波束的调控。
口径天线通过改变天线口径的大小来控制电磁波的发射和接收方向，而喇叭天线则通过喇叭形状的反射面将电磁波进行聚焦或分散。
14-喇叭天线 天线原理
2
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
GD
4 S
v
余弦分布的矩形口面
设口面场的振幅沿x轴按余弦分布，而y轴仍是均
均匀分布的矩形口面
假设口径面上场的振幅和相位处处相同。
South China University of Technology
1 cos sin 2 2 2 1 cos sin 1 EH AS 2 1 EE AS
e j rh China University of Technology
dE j
e
E y dydx e jkr 2 r
磁流元的辐射场为
dE j
m
E y dxdy 2
e jkr cos r
于是，面元在H平面的辐射场为
e jkr dE j (1 cos )dxdy 2 r Ey
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
电流元与磁流元方向图的合成原理
South China University of Technology
E面
H面
Research Institute of Antennas & RF Techniques School of Electronic & Information Engineering
喇叭天线的设计1206030201
微波技术与天线课程设计——角锥喇叭天线姓名：吴爽学号：1206030201目录一．角锥喇叭天线基础知识 (3)1. 口径场 (3)2. 辐射场 (4)3.最佳角锥喇叭 (6)4. 最佳角锥喇叭远场 E 面和 H面的主瓣宽度 (7)二．角锥喇叭设计实例 (7)1. 工作频率 (7)2.选用作为激励喇叭的波导 (8)3.确定喇叭的最佳尺寸 (8)4.喇叭与波导的尺寸配合 (9)5.天线的增益 (10)6.方向图 (10)一．角锥喇叭天线基础知识角锥喇叭是对馈电的矩形波导在宽边和窄边均按一定张角张开而形成的，如下图所示。
矩形波导尺寸为a×b，喇叭口径尺寸为D H×D E，其E面(yz 面)虚顶点到口径中点的距离为R ，H 面(xz 面)内虚顶点到口径中点的距离为R E,H 面(xz 面)内虚顶点到口径中点的距离为R H。
1.口径场角锥喇叭内的电磁场，目前还未有严格的解析解结果，原因在于，角锥喇叭在 x和 y两个方向随喇叭的长度方向均是渐变而逐渐扩展的，因而要在一个正交坐标系下求得角锥喇叭内的场的严格解析解是困难的。
通常近似地认为，矩形角锥喇叭中的电磁场具有球面波特性，而且假设角锥喇叭口径面上的相位分布沿x和 y两个方向均为平方律变化。
按此假设，可写出角锥喇叭的口径场为：ηπβyX R y R x j H y E H eD xE E EH -==+-)2(022)cos( （1.1）如果是尖顶角锥喇叭，则 R H ＝ R E ，可用作标准增益喇叭。
若是楔形喇叭，则R H ≠R E 。
由此口径面场分布计算的远场与实测的结果吻合的很好，说明了假设的口径场分析模型的正确性。
2. 辐射场由角锥喇叭的口径场分布，仿照前面求 E 面和 H 面扇形喇叭远区辐射场的步骤，就可以求出角锥喇叭的远区辐射场表达式。
由于计算过程较繁，这里直接给出结果。
])cos 1([cos 2])cos 1([sin 200H E r j H E rj I I re E j E I I r e E j E θϕλθϕλβϕβθ+=+=-- （2.1）其中：)]})()([)()({)]}()([)()({(213434)2/(1212)2/(2221u S u S j u C u C eu S u S j u C u C e R I H x H x R j R j H H +-+++-+=--βββββπ（2.3）)]}()([)()({211212)2/(2w S w S j w C w C e R I E Y R j E E +-+=-βββπ（2.4）H x Hx D D /cos sin /cos sin 21πϕθββπϕθββ-=+= (2.5)HH x H H H x H HH x H H H x H R R D u R R D u R R D u R R D u πβββπβββπβββπβββ/)2/(/)2/(/)2/(/)2/(21211111-=+=-=+= (2.6))sin sin 2()sin sin 2(21ϕθπβϕθπβE EE E EE R D R w R D R w -=+= （2.7） 角锥喇叭的 E 面和 H 面场为：2/||====ϕϕπϕθE E E E H E(2.8)在角锥喇叭的 D E、R E、D H、R H与扇形喇叭的相同时，可以证明: ■角锥喇叭在 E面的方向图与 E面扇形喇叭的 E面方向图相同；■角锥喇叭在 H 面内的方向图与 H 面扇形喇叭在 H 面内的方向图相同。
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
标准增益喇叭天线
标准增益喇叭天线在无线通信领域，天线是起到收发信号的重要器件。
而在天线中，增益喇叭天线是一种常见的天线类型，它具有较高的增益和较宽的覆盖范围，因此在很多应用场景中得到了广泛的应用。
本文将介绍标准增益喇叭天线的相关知识，包括其原理、结构和应用等方面的内容。
首先，我们来了解一下标准增益喇叭天线的原理。
增益喇叭天线是一种具有较高方向性的天线，其主要原理是通过天线结构的设计，使得信号在特定方向上的辐射能量更集中，从而提高信号的接收和发送效果。
这种天线通常采用喇叭状的结构，通过合理的设计和加工工艺，实现对特定频段信号的辐射和接收，从而达到增强信号的效果。
其次，我们来了解一下标准增益喇叭天线的结构。
一般来说，增益喇叭天线由喇叭、馈源和反射器等部分组成。
其中，喇叭部分起到信号的辐射和接收作用，其结构和尺寸对天线的性能有着重要影响；馈源部分则是提供信号的输入和输出，通常采用耦合装置与喇叭相连；反射器部分则可以起到增强天线方向性和辐射效果的作用。
这些部分的合理设计和组合，可以使得增益喇叭天线在特定频段具有较高的增益和较宽的覆盖范围。
再次，我们来了解一下标准增益喇叭天线的应用。
增益喇叭天线由于具有较高的增益和较宽的覆盖范围，因此在很多应用场景中得到了广泛的应用。
比如，在通信基站中，增益喇叭天线可以实现对特定方向上的信号覆盖，提高通信信号的传输质量；在雷达系统中，增益喇叭天线可以实现对目标的精确定位和跟踪；在卫星通信中，增益喇叭天线可以实现对地面用户的覆盖和通信连接。
可以说，增益喇叭天线在无线通信领域中有着非常重要的应用价值。
综上所述，标准增益喇叭天线是一种具有较高增益和较宽覆盖范围的天线类型，其原理是通过合理的结构设计实现对特定方向上信号的辐射和接收。
在实际应用中，增益喇叭天线具有广泛的应用价值，可以实现对特定方向上信号的精确定位和跟踪，提高通信信号的传输质量，实现对地面用户的覆盖和通信连接。
因此，对于增益喇叭天线的研究和应用具有重要的意义，也是无线通信领域中的一个热点方向。
天线原理与设计4.3 喇叭天线
H面喇叭
E面喇叭
角锥喇叭
图6―3―1 普通喇叭天线
圆锥喇叭
6－3 喇叭天线
（1）喇叭天线结构
（2）口径场分布
（3）远区场 由6-2-3 and6-2-4 积分得到E面和H面的辐射场
（4）口径天线电参数
角锥喇叭天线结构尺寸与坐标 LH
y
LE
x
a
OH
OE
b
bh z
ah
a、b为波导的宽边和窄边尺寸;ah、bh为相应的口径尺寸。OE、OH分别为E面、H面 的顶点； LE、LH分别为E面和H面长度; LE≠LH时，为楔形角锥喇叭；当LE=LH时， 为尖顶角锥喇叭；当ah=a或LH=∞时，为E面喇叭；当bh=b或LE=∞时，为H面喇叭。 喇叭天线可以作为口径天线来处理。喇叭天线的口径场可近似地由矩形波导至喇叭 结构波导的相应截面的导波场来决定。
叭口径场为：
x
x2 LH
,当x
a2h x时出现xL2最大4相axm2位x2偏移 2，ax2xmxm
平方率的相位分布 ah2 4 LH
y
y2 LE
,当x
bh 2
时出现最大相位偏移，ym
bh2 4 LE
x
y
xs2 LH
ys2 LE
, 最大相位偏移 m
4
ah 2 LH
bh 2 LE
(6 3 2)
Es
Ey
E0
cos xs
ah
e ，H
j
xs2 LH
ys2 LE
喇叭天线设计范文
喇叭天线设计范文喇叭天线是一种常见的天线类型，它通过产生和放大电磁波来传输和接收信号。
喇叭天线结构独特，可以提供增益和方向性，使其在许多应用中都表现出色。
在接下来的1200字以上中我们将深入探讨喇叭天线的设计原理和应用。
喇叭天线的设计原理基于天线的形状和尺寸。
它通常由一个底部进口和一个底部出口组成。
进口和出口的大小和形状决定了天线的频率和频带宽度。
进口是天线的输入段，用于接收或发射电磁波。
出口是天线的输出段，用于辐射或接收电磁波。
在进口和出口之间的区域称为导向段，用于引导电磁波。
喇叭天线的设计可以分为两个主要方面：频率响应和辐射特性。
频率响应是指天线在特定频率范围内的工作效果。
喇叭天线的频率响应主要取决于喇叭的形状和尺寸。
为了实现宽带频率响应，天线的进口和出口需要适当的增大。
进口的大小要确保信号的完整性，而出口的大小要确保信号的放大和辐射。
喇叭天线通常用于高频段的应用，例如雷达、通信和卫星通信。
辐射特性是指天线在空间中辐射或接收电磁波的能力。
喇叭天线通常具有良好的方向性，这意味着它可以将信号集中到特定的方向上。
方向性是通过喇叭的形状和导向段的长度来实现的。
较长的导向段可以提高天线的方向性，但也会减少天线的频带宽度。
因此，在设计喇叭天线时需要权衡方向性和频带宽度的需求。
喇叭天线在许多应用中都有广泛的应用。
它们常用于雷达系统中，用于探测和跟踪目标。
喇叭天线在雷达系统中提供了高增益和方向性，能够有效地检测远处的目标。
除了雷达系统，喇叭天线还广泛应用于通信和卫星通信系统中。
它们提供了较好的方向性和覆盖范围，可以实现远距离的数据传输和通信。
设计喇叭天线需要考虑多种因素，例如频率范围、增益、方向性、频带宽度、输入阻抗等。
可以使用各种电磁场模拟软件进行天线设计和分析。
这些软件可以模拟天线的电磁场分布，并提供关于天线性能的详细信息。
此外，实际的天线测试和优化也是设计过程中的重要步骤，可以通过改变天线的形状、尺寸和材料来优化天线的性能。
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
喇叭天线设计要点
喇叭天线设计要点1.天线类型：喇叭天线主要有两种类型，即全向喇叭天线和定向喇叭天线。
全向喇叭天线可以在水平方向上360度无死角地发射和接收无线信号，适用于需要大范围信号覆盖的应用场景。
而定向喇叭天线只能在特定的方向上发射和接收信号，具有较高的增益和较远的传输距离，适用于需要远距离传输信号的应用场景。
2.频段范围：喇叭天线的频段范围决定了它可以处理的信号频率范围。
根据实际应用需求选择合适的频段范围，例如需要接收FM广播信号的喇叭天线的频段范围应为87.5-108MHz。
3.增益：喇叭天线的增益是指它相对于理想全向喇叭天线所具有的信号增强能力。
增益的大小与天线的方向性和设计参数有关，一般以dBi为单位表示。
较高的天线增益意味着它可以在更远的距离上接收和发送信号，但也可能增加信号的指向性和狭窄的覆盖范围。
4.方向性：喇叭天线的方向性是指它对信号源的敏感度和响应特性。
全向喇叭天线在所有方向上都具有相同的敏感度，而定向喇叭天线对特定方向上的信号更为敏感。
方向性的设计可以增加天线的传输距离和减少干扰，但可能会牺牲信号的覆盖范围和灵活性。
5.天线尺寸：天线尺寸是指喇叭天线的物理尺寸，包括长度、宽度和高度。
天线尺寸对天线的频率响应和增益特性有很大的影响。
较长的天线一般适用于较低频率的信号，而较短的天线适用于较高频率的信号。
6.材料选择：喇叭天线的材料选择对其性能和寿命有重要影响。
常见的天线材料包括金属、塑料和复合材料。
金属天线具有较好的导电性和耐久性，但也容易受到干扰和阻挡。
塑料天线相对较便宜且易于加工，但可能会影响天线的电气性能。
复合材料天线具有较好的耐候性和机械强度，但制造成本较高。
除了上述设计要点，还需考虑天线的安装方式、防水防尘性能、阻抗匹配等因素。
同时，需要根据具体的应用场景和需求来进行天线设计，进行性能测试和优化，确保天线能够满足设计要求。
(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。
喇叭天线的增益公式
喇叭天线的增益公式喇叭天线是一种常见的天线类型，它具有较高的增益，可以用于接收和发送无线信号。
喇叭天线的增益公式可以通过多种方式推导，其中一种常见的公式是基于天线口径和工作频率的关系。
首先，让我们来了解一下喇叭天线的结构。
喇叭天线通常由一个圆形或椭圆形的辐射面（口径）和一段展宽的圆锥形导波结构组成。
辐射面负责将电磁波转化为空间波，而展宽的圆锥形导波结构则可以将这些空间波有效地传输出去。
这种设计使得喇叭天线在各个频段下都能有较高的增益。
接下来，我们来推导喇叭天线的增益公式。
根据天线理论，天线的增益可以通过与一个理想点源天线（即相同功率的向球体均匀辐射的天线）进行比较来衡量。
假设喇叭天线的辐射面口径为D，工作频率为f，而理想点源天线的辐射功率为P0。
在球坐标系下，喇叭天线的辐射功率P可以表示为P = P0 * G * A / (4 * π * R^2)，其中，G为天线的功率增益，A为天线辐射面的有效面积，R为距离天线辐射面r处的距离。
根据喇叭天线的结构特性，其辐射面的有效面积A可以近似等于辐射面的物理面积，即A ≈ π * (D/2)^2。
此外，当距离较远时，可以将R近似等于无穷远，即R ≈ ∞。
综合以上参数，我们可以将喇叭天线的功率增益公式表示为G = (4 * π * A * P) / (P0 * D^2)。
通过这个公式，我们可以看出，喇叭天线的增益与天线的辐射面口径和辐射功率之间密切相关。
辐射面口径越大，辐射功率越高，增益就越大。
因此，如果我们希望提高喇叭天线的增益，可以通过增加辐射面的口径或增大辐射功率来实现。
但是值得注意的是，增加辐射面的口径会增加天线的体积和重量，而增加辐射功率则可能需要更高的电源输入和更复杂的电路设计。
因此，在实际应用中，需要根据具体的需求和限制来选择适当的辐射面口径和辐射功率，以获得最佳的性能。
总的来说，喇叭天线是一种具有较高增益的天线类型，在无线通信和雷达系统中得到广泛应用。
喇叭天线基础理论(精)
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量的部分。
对工作于厘米波或毫米波段内的面天线，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，必须采用自身屏蔽效果很好的波导管作馈线。
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TE mn，其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TE10模，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。
（1）当矩形波导前端面开口时，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。
如果采用开口形状喇叭，口面积相对增大，辐射场也将增强；（2）当矩形波导前端开口时，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。
标准增益喇叭天线
标准增益喇叭天线
喇叭天线是一种常见的无线通信天线，它具有较高的增益和较
好的方向性，适用于各种无线通信系统中。
本文将介绍标准增益喇
叭天线的基本原理、设计要点和应用场景。
喇叭天线的基本原理是利用抛物面反射器将来自馈源的电磁波
聚焦到主波束方向上，从而实现较高的增益和较好的方向性。
在设
计喇叭天线时，需要考虑馈源的位置、抛物面的曲率和口径、反射
器的大小和形状等因素，以达到所需的性能指标。
标准增益喇叭天线的设计要点包括，首先是确定工作频段，根
据通信系统的要求选择合适的工作频段；其次是确定增益和波束宽度，根据通信距离和覆盖范围确定所需的增益和波束宽度；最后是
确定馈源的类型和位置，根据工作频段和增益要求选择合适的馈源
类型，并确定其位置和辐射特性。
标准增益喇叭天线适用于各种无线通信系统中，包括微波通信、卫星通信、雷达系统等。
在微波通信系统中，标准增益喇叭天线可
以实现远距离的通信覆盖，提高通信质量和可靠性；在卫星通信系
统中，标准增益喇叭天线可以实现地面站与卫星之间的高效通信；
在雷达系统中，标准增益喇叭天线可以实现目标的精确定位和跟踪。
总之，标准增益喇叭天线具有较高的增益和较好的方向性，适
用于各种无线通信系统中。
在设计和应用时，需要充分考虑工作频段、增益和波束宽度、馈源类型和位置等因素，以达到所需的性能
指标。
希望本文能够对喇叭天线的设计和应用提供一定的参考和帮助。
第十章 喇叭天线(上)
第十章喇叭天线（Horn Antennas）喇叭天线是使用最广泛的一类微波天线，它常用于如下几个方面：○1大型射电望远镜的馈源，卫星地面站的反射面天线馈源，微波中继通讯用的反射面天线馈源；○2相控阵的单元天线；○3在天线测量中，喇叭天线常用作对其它高增益天线进行校准和增益测试的通用标准等。
这一章将介绍分析喇叭天线的基本理论，衡量喇叭天线性能的一些电气指标及喇叭天线的设计等内容。
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，见P225图10-6，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。
■喇叭天线分类：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。
这一章主要讨论前两类喇叭天线。
■喇叭天线的分析方法(1)解内问题，求口径面上的电磁场分布喇叭的渐变扩展部分也可看作是波导，与分析波导中场分布时把波导看作无限长波导一样，首先也是把喇叭看作是一无限长渐变波导，由麦氏方程出发，求边值问题。
用分离变量法求解喇叭渐变波导中的电磁场表示，然后把实际的有限长喇叭口径面上的电磁场，看作是无限长喇叭在同一截面上的电磁场。
这样的近似，忽略了喇叭口径面所产生的反射波及高次模，这将带来一定的误差。
但是，喇叭口的反射系数不大，而高次模又相对较弱，在工程上，这点误差可忽略。
（2）解外问题由喇叭口径面上的场分布求远场。
10.1 H 面扇形喇叭（H －Plane Sectoral Horn ）它是按一定张角02ϕ扩展矩形波导的宽边而构成的，窄边不变。
喇叭口径尺寸为D H ×b ，虚顶点到口径中心的距离为R O ′O H =D H /(2tg 0ϕ)。
喇叭天线参数
喇叭天线参数
喇叭天线是一种具有宽带宽和高增益的天线，它的应用范围包括雷达、卫星通信和无线电通信等领域。
它的参数包括工作频率、增益、波束
宽度、带宽等。
下面我将详细介绍喇叭天线的各个参数。
1. 工作频率：喇叭天线可以在较宽的频带内工作，这就要求天线在该
频带内具有较好的阻抗匹配性。
一般来说，喇叭天线的工作频率范围
为几百兆赫兹到数千兆赫兹。
2. 增益：喇叭天线的增益是指在主波束方向上的增益。
喇叭天线具有
高增益，一般可以达到20dB以上。
3. 波束宽度：波束宽度是指天线辐射方向上的主瓣宽度。
喇叭天线具
有较窄的波束宽度，可达到数度。
4. 带宽：带宽是指天线在一定频率范围内的工作特性。
喇叭天线具有
宽带宽，可以用于工作频率变化较大的场合。
此外，喇叭天线还具有一些特殊的参数，如振幅稳定度、极化纯度等。
振幅稳定度是指天线辐射功率在相同输入功率下的波动程度，一般要
求小于1dB。
极化纯度则是指天线辐射功率在同一方向上两种极化状
态的比例，一般要求高于25dB。
总的来说，喇叭天线具有高增益、窄波束宽度、较宽的带宽和优异的阻抗匹配性等特点，是一种广泛应用的高性能天线。
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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。
田6-5-1晋通痢叭天攵邛i5构廉理田图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;蝶晰瞬遞喇渝删»»删熾蒯獅翩熾帼，加侨ffiWl XWWB a»E«W»S 删 g«»W»to IWW 珈mOB MWSttMMW2.2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。
删加峨wmim1:1I ：l1:1!ttHElfl KBWanfiWl删 aw 1:1 1:1 H BlfW(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。
r6-5-3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，但其相位却沿变化了的宽边x方向发生变化。
当设口面中心0’为相位零点，在口面X方向边沿位置,/r D 2口面场Esy具有最大相移量映=十才,显然相位随坐标变量成平方率分布。
按同样道理，对于E面扇形喇叭天线，由于窄边y逐渐张开，其口面场Esy相位沿y轴方向也一定发生变化，而相位沿宽边x轴却保持不变，用数学式子表示出来就是：△0 = 0(6-5-6)在y轴边沿处相移量最大值A^.max42 R、对楔形角锥喇叭天线，由于宽边X、窄边y同时逐渐张开，在这两个方向上口面场相位也会按平方率变化，用数学式子表示出来就是："2 R x &与此对应的相位最大值为△0e rn ax亠相当于沿变化了的宽边X、窄边y均按平方率变化。
2. 2. 1.3矩形喇叭天线口面场振幅分布对于矩形喇叭天线，可以看成是由矩形波导沿不同边逐渐张开而形成，因此，在矩形喇叭天线中，其口面场相位除随变化边坐标按平方律分布外，振幅总是随宽边X按余弦规律分布。
把三种喇叭天线口面场振幅和相位随宽边x和窄边y的分布用数学式子表示出来就是：L% =爲込（寺）e 7「5=°L 乞厂爲込（寺）广花X（4）圆锥痢叭天线对于和圆波导相连按的圆锥喇叭天线，当炜码】波型澈励时，其口面场分布更为复 杂，在此不做讨论。
由此可见，对于和矩形波导连接的楔形喇叭，不管其口面场Es=Esy 沿那个边张开形成，其振幅沿窄边y 轴方向是均匀的，而沿宽边x 方向振幅按余弦规律变化：而相位却随变化的 那条边按，平方率变化。
正因为喇叭天线口面场分布不均匀，导致喇叭天线辐射场方向性较 差，因而它只能作为一般面天线的照射器，而不能作为独立的面天线使用。
2.2.2喇叭天线辐射场的方向性与最佳喇叭根据本章第三节的讨论结果，只要把各种喇叭天线口面场分布函数带入口面辐射场- 般表示式中，即可得到喇叭天线的辐射场何方向函数。
D 2把E 而扇形喇叭口而场分布函数代入E 而辐射场表示式中，并令参数5 = —,82/vD 2丄/、=（R ；+—「）2,其中Dy 为y 方向口径最大值，可画出E 面扇形喇叭天线E 而方向图。
4D 2把H 而扇形喇叭口而场分布函数代入H 面辐射场表示式中，并令参数/=一》，8仏<1） E 面扇形揪（3）瞬角锥喇叭(6-5-10)(6-5-8)(6-5-9)D 1L =（疋+ —二）_其中Dx 为x 方向口径最大值，可画出H 而扇形喇叭天线H 面方向图。
图6-5-4 E 面喇叭的E 面方向图 图6-5-5 H 面喇叭的H 面方向图在图6-5-4中，5 = 0,即人ts 或& -曲线对应等的幅同相位口面辐射场（均匀 口面场）的E 面方向图。
图6-5-5中，? = 0, U|J/v -＞oo 或&一＞oo 曲线对应振幅按余弦同 相位口面辐射场H 面方向图。
由以上两图可见，把s=0和t=0对应的口面辐射场与st 不等 于0的方向图作比较，其最明显的差别有两点：零点消失，主瓣变宽；过大的口面场相位僞 差使& = 0。
不再是置大的辐射方向，而整个喇叭天线的辐射方向图形类似马鞍形。
对于喇叭天线，为了获得较好的辐射方向图，使置大辐射方向保持在8 = 0。
方向位置 上，也就是沿着喇叭天线口面的法线方向，工程上规定E 面扇形喇叭口面场的眾大相位差不 超过也就是：25兀 D[ 兀max =——•——< —42 R 、 2对于H 面扇形喇叭，保持最大辐射在＜9 = 0。
方向上，规定其口面场最大相位偏差为:△0 max =— r42这一数值比E 面扇形喇叭的限制宽松。
这是因为H 面扇形喇叭口面场振幅岁呈余弦1.0 1.52.0 2.53.09a 87• • o o 6 5 4 3(l.a a aIM "8 0 V 、 、 \涅1\\ \\\\ \、 \\ \ \ t-l\\\ \\\¥ \\ 厂0 9 8 7 654 3 l oo o o o o oDD的依从关系，图中纵坐标表示一^与D 〃 .与£)E •的乘积，只要把从曲线纵坐标中查出Az分布，但在口面边沿位置其振幅绝对值较小，这样即使在该位置有较大的相位偏差，对整个 H 面扇形喇叭天线辐射场方向性影响仍不会太大。
根据面天线方向系数计算式可得到楔形喇叭天线的方向系数为：D 煜詁煜陀其中5与6分别为H 扇形喇叭河E 面扇形喇叭的方向系数，它们的大小为:D H ={[C (“) 一 C(v)J 2 + [S(“) - 5(F)]2}(6-5-15)讐dj + S’W)]欣D 、其中C(u)和S(u)为菲涅尔余弦和正弦积分，即:C(u) = £ cos(—r 2 )dto 2而其它参变童为：1S(“)= J()sin (彳尸 W图6-5-6和图6-5-7分别画出了 H 面扇形喇叭天线的方向系数和E 面扇形喇叭天线的 D D方向系数随其口径相对尺寸才和丁的关系曲线。