喇叭天线

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喇叭天线辐射模式

喇叭天线

在UHF(300 MHz的3千兆赫)和更高的频率(我听到喇叭经营天线,喇叭天线很受欢迎 高达140 GHz的高)。往往有一个方向性的喇叭天线 辐射模式 高天线 增益。天线增益 可高达25分贝,10-20分贝典型。

喇叭天线有一个广泛的阻抗 带宽,这意味着 输入阻抗 在较宽的频率范围内缓慢变化(这也意味着低价值 S11或VSWR)。带宽 实际的喇叭天线,可在20:1的顺序(例如,从1 GHz的20 GHz的经营), 10:1的带宽不鲜见。

喇叭天线的天线增益常常增加(和 波束跌幅) 工作频率增加。这是因为喇叭光圈的大小总是 在波长测量。喇叭天线在更高的频率是“电”。 这是因为 一个更高的频率有一个较小的波长。由于喇叭天线有一个固定的的物理尺寸 (一个20厘米宽,例如的方形孔径) 光圈是横跨在更高的频率更多的波长。此外,天线理论中的一个反复出现的主题是 较大的天线(波长的大小),有较高的方向性。

喇叭天线有很少的损失,所以 指向性号角 其增益大致相等。

喇叭天线 有些直观和相对简单的制造。此外,也可用于声喇叭天线 发射声波(例如,用扩音器)。喇叭天线也常常被用于饲料 一个碟形天线,或作为一个“标准”测量天线增益。

流行的版本包括喇叭天线的E面喇叭,如图1所示。这烧掉喇叭天线 在E -平面,给人的名称。水平尺寸是不变的“w”.

图1。E面喇叭天线。

喇叭天线的另一个例子是,在图2所示的H平面喇叭。这个角是在燃烧 H平面,为波导和“h”的号角不断高度。

图2。 H平面喇叭天线。

最流行的喇叭天线是爆发在两个平面,如图3所示。这是一个金字塔形的角, 宽度“B”和高度的“A”的号角。

图3。锥体喇叭天线。

喇叭天线通常是美联储通过一段波导,如图4所示。波导本身 经常喂用短偶极天线, 这是在红图4所示。波导简直是一个中空的金属腔。 波导 用于指导电磁能量从一个地方到另一个。图4中的波导是一个 矩形波导宽度“b”和“a”的高度,用“b”>>“a”。电动 为主导模式的领域分布情况 图1的下半部分。

图4。波导作为饲料喇叭天线使用。

电场,磁场和喇叭天线的几何参数

天线教科书通常派生喇叭天线的辐射模式非常复杂的功能。要做到 这一点,首先跨越的号角天线的孔径电场假设为已知,和远场 辐射模式是使用辐射方程计算。虽然这是概念 直线前进,产生的磁场的功能最终是极其复杂的,并  我不觉得添加一个整体的了解很多。  如果您想看到这些 推导,拿起任何一段喇叭天线的天线教科书。 (另外, 作为执业天线工程师,我可以向你们保证,我们从来没有使用辐射积分 估计模式。我们总是根据以往的经验,计算机模拟和 测量。)

而不是传统的学术推导方法,我将国家的一些 喇叭天线,并显示一些典型的辐射模式,结果 尝试提供一个喇叭天线的设计参数感觉。由于锥体 喇叭天线是最流行的,我们将分析。整个光圈的电场分布 喇叭天线是负责的辐射。

喇叭天线的辐射模式将取决于在“B”和“A”( 尺寸的号角在开幕式上)和“R”(角的长度,这 也影响耀斑角的号角),以及与“b”和“a”(尺寸 波导)。这些参数进行了优化,以优化 喇叭天线的性能,并在下面的数字说明。

图5。波导的横截面,在H -平面切割。

图6。波导的横截面,切在E -平面.

观察耀斑角 () 取决于喇叭天线的高度,宽度和长度。

由于图6中的坐标系统(这是在开放的号角中心), 辐射将在+ z方向最大(屏幕)。

图7。坐标系统,喇叭天线开放为中心。

整个开放的号角天线的电场分布可以近似为:

在远场区域的电场线性极化。 幅度将 得到:

上述方程指出,喇叭天线的远场 傅立叶变换 在开放的号角领域。许多教科书 评价不可分割的,复杂的功能。 我不觉得,这些功能是在理解的辐射模式有用的。

在下一节,我们来看看喇叭天线的辐射模式。


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