0.8~2.5 GHz 双极化四脊圆锥喇叭天线设计

0.8~2.5 GHz 双极化四脊圆锥喇叭天线设计

0 引言

喇叭天线由于其多功能性、简单性和好的辐射性能，在微波测量、雷达和探测系统中有广泛的应用。展宽喇叭天线工作频带，最直接的方法就是在喇叭的波导和喇叭张开部分加入脊结构。脊喇叭天线增益高，阻抗低，体积小，易于和传输线连接，适合用在雷达、电子对抗设备以及微波电子器件中。喇叭天线作为馈源组阵时，圆锥喇叭可以节省空间，便于控制阵元间距而抑制栅瓣。近来对加脊喇叭天线分析的文章很多，但是在具体的设计方面分析的很少。本文对设计四脊圆锥喇叭天线的关键参数进行了分析以及仿真优化。加脊的喇叭天线极大地满足了在宽频带天线领域的应用。

1 天线设计及优化

1.1 天线的设计

脊喇叭天线是在喇叭天线的基础上，通过改变天线的结构来提升辐射性能。该喇叭天线作为馈源组阵，所以在天线设计过程中应综合考虑喇叭的口径与阵元间距的关系，既要避免溢出损耗，又要保证单元尺寸不要超过最大阵元间距而无法排布。

四脊喇叭可以看成两个对称的双脊喇叭，通过对脊波导理论的分析，根据设计参数指标的要求，设计出满足要求的四脊波导的结构和喇叭内脊曲线的形式，最终完成天线结构的设计。

脊喇叭结构如图1 所示。喇叭馈电采用同轴线馈电，同轴线的内外径设计保证和50 Ω匹配。根据同轴线特性阻抗公式：

$1.。

式中：a 为同轴线内导体的直径;b 为外导体的直径;εr 为导体间填充