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宽带加脊喇叭天线电气性能的理论分析和仿真

刘栗;袁晴晴;张宇

【摘要】Ridgedhornantennaiswidelyusedinthedomainofradar

industryforitsbroadbandpropertiesinrealizingthestandingwaveand

radiation.Themannerintheassemblageoftheantennawillgreatlyaffect

thefinalelectricalproperties.Theoptimizedwaytoadjustandassemblein

theproductionoftheantennaisappliedbasedonthetheoryanalysisand

thesimulationbythesoftwareAnsoftHFSSEM.%加脊喇叭天线作为宽带天线

的一种重要形式在雷达工程上的应用已愈来愈广泛,并且它在宽频段上具有较好的

驻波及辐射特性.然而,在加脊喇叭天线的制作过程中,各部件的成型、装配精度会对

天线最终的整体电气性能产生较大的影响.对加脊喇叭天线的电气性能进行理论分

析,并结合AnsoftHFSSEM软件仿真技术加以验证,为加脊喇叭天线的调试、装配

提供理论依据.

【期刊名称】《系统仿真技术》

【年(卷),期】2017(013)004

【总页数】5页(P354-358)

【关键词】加脊喇叭天线;电气特性;驻波;电磁仿真

【作者】刘栗;袁晴晴;张宇

【作者单位】上海机电工程研究所,上海201109;上海机电工程研究所,上海

201109;上海机电工程研究所,上海201109

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【正文语种】中文

【中图分类】O441.4

随着电磁理论与天线技术的发展,当今的各种射频目标仿真系统、电子对抗系统、

电子侦察系统等对宽带天线的需求日益增多。喇叭天线因其频带宽、增益高、方向

性好等特性,在各领域得到充分应用和发展,通常作为独立的天线或馈源使用。研究、

开发、设计、制造在双频段、多频段、宽频带均具有优良性能的天线,一直以来都

是喇叭天线发展的核心课题。普通的喇叭天线工作频率除了受传输波导的尺寸影响

外,还受限于对喇叭的增益要求。为了能使喇叭天线在宽频带下工作,需要对普通喇

叭加以改进,通常采用加脊的方式来提高其宽频带电气特性。近来对加脊喇叭天线

分析的文章也有很多,但是在具体设计方面分析得很少,往往是按照参考文献进行结

构上的放大或缩小。本文通过对整个加脊喇叭天线进行理论分析以及利用电磁软件

进行仿真计算,讨论了各个结构环节因素对整个天线性能的影响。

喇叭天线是由波导终端逐渐张开而形成的一种口径天线[1-2]。和传统的采用波导

作为天线的辐射器相比,喇叭天线的口径面从波导口径处向外逐渐变大,从而喇叭腔

体起到了阻抗渐进变化的作用,可以很好地改善辐射天线与自由空间的阻抗匹配关

系,因此可以大大改善天线的辐射方向性,有效地提高天线增益[3]。然而,喇叭天线是

由波导开口段处逐渐张开而形成的,根据微波工程中的传输线和波导理论,无论是矩

形波导还是圆形波导,天线的主模传输频率范围都受波导尺寸的限制[4-6]。通过求

解波导的拉普拉斯方程,在已知电压应用边界条件下,使用分离变量理论[7],可以解得

满足波导主模工作模式所需的结构要求。对于宽边尺寸为a的矩形波导主模式

TE10单模传输,其工作波长λ必须满足aλ2a,圆形波导的单模TE11传输条件是

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