天线理论 - 喇叭

为了提高波束的辐射效率和方向性，波导应配备扩展孔径，使波的突然不连续性逐渐转变。这样，前向的所有能量都会辐射出去。这可以称为喇叭。现在，这可以使用喇叭天线来实现。

频率范围

喇叭天线的工作频率范围约为300MHz 至 30GHz。该天线在UHF和SHF频率范围内工作。

喇叭天线的构造和工作原理

当波束的能量缓慢转化为辐射时，损耗会减少，波束的聚焦性也会提高。 喇叭天线可视为向外展开的波导，通过它可以改善指向性并减少衍射。

上图显示了喇叭天线的模型。喇叭的展开清晰可见。喇叭有多种配置，其中最常用的是三种配置。

扇形喇叭

这种类型的喇叭天线仅在一个方向上向外展开。沿电矢量方向展开可产生扇形 E 平面喇叭。类似地，沿磁矢量方向展开，可产生扇形 H 平面喇叭。

金字塔喇叭

这种喇叭天线两侧都有展开。如果在矩形波导的 E 和 H 壁上都进行展开，则会产生金字塔喇叭天线。这种天线的形状为截头金字塔。

锥形喇叭

当圆形波导的壁展开时，它被称为锥形喇叭。这是圆形波导的逻辑终止。

上图显示了前面讨论过的喇叭配置类型。

喇叭口有助于将天线阻抗与自由空间阻抗相匹配，以实现更好的辐射。它避免了驻波比，并提供了更大的方向性和更窄的波束宽度。喇叭口波导在技术上可以称为电磁喇叭辐射器。

喇叭天线的喇叭口角度Φ是一个需要考虑的重要因素。如果这个角度太小，那么产生的波将是球形的而不是平面的，辐射波束将不具有方向性。因此，喇叭角应具有最佳值，并且与其长度密切相关。

组合

喇叭天线也可以与抛物面反射器天线组合，形成特殊类型的喇叭天线。这些是−

• 卡斯喇叭天线

• 猪角或三折喇叭反射器

在卡斯喇叭天线中，无线电波由大底面收集，该底面呈抛物线弯曲并以 45° 角向上反射。到达顶面后，它们被反射到焦点。这些的增益和波束宽度就像抛物面反射器一样。

在猪角天线中，抛物线圆柱体与金字塔喇叭连接，波束到达喇叭的顶点。它形成低噪声微波天线。喇叭天线的主要优点是，虽然天线绕其轴旋转，但其接收点不会移动。

辐射模式

喇叭天线的辐射模式是球面波阵面。下图显示了喇叭天线的辐射模式。波从孔径辐射，最大限度地减少了波的衍射。喇叭口使波束保持聚焦。辐射波束具有高方向性。

优点

喇叭天线的优点如下 −

• 形成小的副瓣
• 阻抗匹配良好
• 方向性更强
• 波束宽度更窄
• 避免驻波

缺点

喇叭天线的缺点如下 −

• 喇叭角的设计，决定方向性
• 喇叭角和喇叭长度不宜太大小

应用

以下是喇叭天线的应用 −

• 用于天文研究
• 用于微波应用