双极化喇叭天线

单 脊 波 导 特 性 阻 抗
双脊波导TE 双脊波导TE10模截止波长
双脊波导TE 双脊波导TE30模截止波长
喇叭张开部分脊的设计
喇叭部分的脊按指数形式逐渐张开， 喇叭部分的脊按指数形式逐渐张开，终端弯曲终结在 喇叭口的侧壁上，为了保证TE 模的传播，喇叭在H 喇叭口的侧壁上，为了保证TE10模的传播，喇叭在H面 上的宽度必须大于最低工作频率的半个波长。 上的宽度必须大于最低工作频率的半个波长。这样在 最高工作频率上，即为几个波长， 最高工作频率上，即为几个波长，这意味着在口径上 会出现相当大的相位差， 会出现相当大的相位差，要想保持口径面上相位差最 要么喇叭做的特别长，要么加透镜校准， 小，要么喇叭做的特别长，要么加透镜校准，但这两 种方法都局限性。 种方法都局限性。我们采用特殊设计的脊和适当的补 偿措施，较好的解决了这个问题。 偿措施，较好的解决了这个问题。 由实验确定的脊的曲线，分为3 一段为直线段， 由实验确定的脊的曲线，分为3段。一段为直线段，它 依照一度左右的张角张开。 依照一度左右的张角张开。二段是曲线按照方程
背腔的ห้องสมุดไป่ตู้计(2)
四脊波导采用2个端口馈电， 四脊波导采用2个端口馈电，一端口的激励探针距短 路板的距离相当于工作频段高端的1/4波长。 4.2mm。 1/4波长 路板的距离相当于工作频段高端的1/4波长。约4.2mm。 二端口激励探针与一端口的激励探针正交二者相距 1.5mm。 1.5mm。 初始设计数据确定以后，建模进行仿真， 初始设计数据确定以后，建模进行仿真，优化后确定 最后的设计数据。 最后的设计数据。试验中发现由于二端口探针离短路 板的距离比一端口远， 板的距离比一端口远，再加上脊间的耦合影响驻波特 性不易调好， 性不易调好，通过试验摸索采用把脊的后端切角和在 短路板中央挖槽等办法，取得了较好的效果。 短路板中央挖槽等办法，取得了较好的效果。
四脊波导参数选择
由於激励点选在波导的中心， 由於激励点选在波导的中心，并且还加有一段直波 导作为滤除激励出来的TE 导作为滤除激励出来的TE20模，因此双脊波导的可 用带宽应是TE 模与TE 模之比。由图可查的TE 用带宽应是TE10模与TE30模之比。由图可查的TE30模 /a=0.79 从而算的Fc =11.2 的λc30/a=0.79，从而算的Fc10=11.2GHZ. 计算结果表明该组数据只能工作到12GHZ左右，要 计算结果表明该组数据只能工作到12GHZ左右， 12GHZ左右 想工作到18GHZ必须采用扩频技术和补偿技术。 18GHZ必须采用扩频技术和补偿技术 想工作到18GHZ必须采用扩频技术和补偿技术。
四脊波导参数选择
还应该指出的是这组数据对应脊为平顶的情况， 还应该指出的是这组数据对应脊为平顶的情况， 而实际的脊是削成尖顶的， 而实际的脊是削成尖顶的，这只要是为了保证 四脊之间的装配间隙， 四脊之间的装配间隙，从而扩大了脊间的耦合 面积。 面积。 实验表明这种结构有利于高次模的抑制， 实验表明这种结构有利于高次模的抑制，和高 频段的扩频。 频段的扩频。因此最终的设计数据需由仿真实 验最后确定。 验最后确定。
y = 100.00873x+0.78765 + 0.02 x
喇叭张开部分脊的设计
喇叭张开部分脊的设计
展开，三段是终端，它依照大角度弯曲终结在喇叭口上。 展开，三段是终端，它依照大角度弯曲终结在喇叭口上。 坐标是沿着天线中心线的轴向距离， 上式中的 ：X坐标是沿着天线中心线的轴向距离，Y坐标 是沿着天线的中心线到脊表面的垂直距离。 是沿着天线的中心线到脊表面的垂直距离。 0.02X是附加的线性变化 是附加的线性变化， 0.02X是附加的线性变化，起着扩频补偿作用并有助于 低。频段驻波改善和高频段高次模的抑制。 频段驻波改善和高频段高次模的抑制。
四脊喇叭天线驻波特性
（1端口） 端口）
四脊喇叭天线驻波特性
（2端口） 端口）
端口间的隔离特性
1端口辐射图(1)
1端口辐射图(2)
1端口辐射图(3)
1端口辐射图(4)
1端口辐射图(5)
2端口辐射图(1)
2端口辐射图(2)
2端口辐射图(3)
2端口辐射图(4)
双极化喇叭天线的最新发展
开放边界双极化喇叭天线
2-18GHZ双极化喇叭天线 18GHZ双极化喇叭天线
天线介绍： 天线介绍： 天线有两个输入端，具有瞬时提供垂直极化， 天线有两个输入端，具有瞬时提供垂直极化，水平极 化的能力。适用于机载、舰载无源探测系统。 化的能力。适用于机载、舰载无源探测系统。还适用 于实验室设备和外场检测设备。 于实验室设备和外场检测设备。 工作频段： 驻波： 工作频段：2-18GHz 驻波：3.5 增益： 增益： 〉6dB 隔离 〉 15dB 尺寸： 尺寸：140×140×345mm 功率处理能力： 功率处理能力：1W 重量： 重量：0.8kg
天线设计
a、四脊波导参数选择 b、喇叭张开部分脊的设计 c、背腔设计 d、电性能测量结果
2-18GHZ双极化喇叭照片 18GHZ双极化喇叭照片
四脊波导结构图
四脊波导参数选择
四脊波导的结构如图所示：它可以近似看成两个b/a=1的双 四脊波导的结构如图所示：它可以近似看成两个b/a=1的双 如图所示 b/a=1 脊波导组合而成这样就可以利用有关脊波导的设计曲线 b/a=1的双脊波导又可看成由两个 的双脊波导又可看成由两个b/a=0.5de 单脊波导构成。 b/a=1的双脊波导又可看成由两个b/a=0.5de 单脊波导构成。 令双脊波导的特性阻抗为60 60Ω 令双脊波导的特性阻抗为60Ω，那么单脊波导的特性阻抗即 30Ω。 为30Ω。由图的曲线上可查得 b2/b1=0.03 ， s/a=0.17 而 b=2b1 ， d=2b2 所以 d/b=0.06 ， s/a=0.17 根据此参数， 根据此参数，可由图查得 TE10模的截止波长 λc10/a=4.75 令频率低端的截止频率为1900MHZ 截止波长为157.9mm 令频率低端的截止频率为1900MHZ 截止波长为157.9mm 从而 a=33.24mm我们取a=34mm。由於四脊波导是方形的， 我们取a=34mm 求得 a=33.24mm我们取a=34mm。由於四脊波导是方形的，故 b=34mm
背腔的设计(2)
电性能测量
我们对设计的双极化喇叭特性进行了电性能测量， 我们对设计的双极化喇叭特性进行了电性能测量，天 线的驻波特性在3.5以内。两端口之间的隔离在2 3.5以内 线的驻波特性在3.5以内。两端口之间的隔离在212GHz频段范围内 频段范围内， 20dB。 12-18GHz频段范围内 频段范围内， 12GHz频段范围内，﹥20dB。在12-18GHz频段范围内， 15dB。从测得的辐射图来看，15GHz以前高次模抑 ﹥15dB。从测得的辐射图来看，15GHz以前高次模抑 制的比较好，15GHz以后逐渐存在高次模的影响。 制的比较好，15GHz以后逐渐存在高次模的影响。 以后逐渐存在高次模的影响 对高次模的抑制采取了3项措施 项措施： 对高次模的抑制采取了 项措施： 1、是增加脊间耦合。 、是增加脊间耦合。 2、是在脊上附加线性变化。 、是在脊上附加线性变化。 3、是背腔设计。 、是背腔设计。
背腔的设计(1)
背腔的设计(1)
天线的同轴—脊波导的变换器与同轴 普通波导的变换 天线的同轴 脊波导的变换器与同轴—普通波导的变换 脊波导的变换器与同轴 器，在主要方面是相同的，所不同的是阻抗不同。这二 在主要方面是相同的，所不同的是阻抗不同。 种设计中同轴线的外导体都连接在波导的宽边上， 种设计中同轴线的外导体都连接在波导的宽边上，内导 体都延伸到波导内形成单极的辐射器， 体都延伸到波导内形成单极的辐射器，由于普通波导的 阻抗远大于同轴线的阻抗， 阻抗远大于同轴线的阻抗，因而内导体必须终结在远离 波导壁的地方，以便防止失配。 波导壁的地方，以便防止失配。而脊波导的阻抗与同轴 线的阻抗相一致，所以同轴线的内导体必须接在相对的 线的阻抗相一致， 脊上以利匹配。 脊上以利匹配。
双极化喇叭天线
双极化喇叭天线
前言 天线介绍 天线设计 电性能测量结果 开放边界双极化喇叭天线简介
双极化喇叭天线
前言： 前言： 电子侦察设备所使用的平面螺旋天线， 电子侦察设备所使用的平面螺旋天线，是频率 宽开的，而地面的检测设备使用喇叭天线。它 宽开的，而地面的检测设备使用喇叭天线。 一般频带比较窄，需要多个天线才能覆盖。 一般频带比较窄，需要多个天线才能覆盖。外 场使用很不方便，为了解决这个问题， 场使用很不方便，为了解决这个问题，我们开 展了宽带双极化喇叭天线的试制工作。 展了宽带双极化喇叭天线的试制工作。
背腔的设计(1)
同轴脊波导的设计关键是背腔的设计， 同轴脊波导的设计关键是背腔的设计，正如图中所看 到的那样背腔是通过减少短路段脊的高度形成台阶， 到的那样背腔是通过减少短路段脊的高度形成台阶， 加上短路板构成腔体结构。 加上短路板构成腔体结构。一般选择短路段的阻抗与 脊波导的特性阻抗之比为4 若取特性阻抗为250 脊波导的特性阻抗之比为4～6。若取特性阻抗为250 欧姆， s/a=0.2时 欧姆，令s/a=0.2时，由单脊波导特性阻抗曲线可查 两脊之间的间距为d/b=0.4 d/b=0.4， b=34mm时 得，两脊之间的间距为d/b=0.4，当b=34mm时，可求 d=13.6mm。 的d=13.6mm。