论文一种耐高温宽波束喇叭天线设计是大学硕士与本科波束毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写单波束测深仪方面论文范文。
摘 要：本文介绍了一种喇叭天线,通过减小H面口径宽度,增大了H面的波束宽度；为了增大天线的带宽,采用脊波导的形式并在天线开口端加脊；同时在天线口面加陶瓷介质材料天线罩以达到耐高温的性能.由于天线罩的反射,对天线驻波等性能有很大影响,通过HFSS软件仿真优化,天线增益达到9dB以上,H面-3dB波束宽度达到60度,在10%带宽内匹配良好.
关键词：喇叭天线；脊波导；带宽；增益
0 引言
对喇叭天线进行优化设计,目前比较常用的耐高温的材料有石英玻璃、陶瓷等材料,但是从造价、电性能等方面综合考虑,采用陶瓷材料更加方便[2].
由于天线的口径和其波束宽度是成反比的,所以为了增加天线的波束宽度,只能减小天线的口径.针对线极化喇叭天线,具体要根据需要增大的是E面或者H面的波束宽度而相应地减小喇叭天线口面的长度或者宽度[3,4].
1 喇叭天线设计原理
一般来说脊喇叭天线由三部分组成：馈电部分、脊波导部分、喇叭张开部分,为了达到耐高温的性能,还需要在喇叭开口端加上天线罩,其模型如图1所示.各部分的设计原理如下.
（1）馈电部分的设计
馈电部分结构示意图如图2所示,由于脊波导的阻抗很低,经过调整很容易达到50Ω,所以同轴接头2一般选用50Ω的 A或N型接头.同轴线的外导体连接在波导的侧壁上,并于上面的脊4相连.内导体3穿过上面的脊连接到下面的脊形成短路.最后,在脊波导的后端加一段直波导1,通常长度应小于最高工作频率的半个波长.在这里设计的关键部分是接头的位置距离脊末端的距离,HFSS仿真结果表明,此距离越小,天线的匹配性能越好,所以在实际设计中,在考虑到脊的材料强度的基础上尽量缩短这一距离.
（2）脊波导部分设计
脊波导部分截面示意图如图3所示.波导的横截面尺寸为a×b,脊宽为a1,脊间距b1,波导口径的选择以高端频率来选取,矩形口径直波导加脊后截至频率的计算式为：
C等于cosh-2ln
?姿"等于2a
等于
联合以上三式即可求得截至波长?姿,其中x等于b1/b,Cd是关于x的一个不连续性电容的函数,?着是传播媒质的介电常数.
（3）喇叭张开部分设计
喇叭张开部分设计需要考虑三个问题：1、为了扩展H面的波束宽度,H面的喇叭口应该紧缩,但是这样会引起喇叭内电磁波模式的变化,给驻波带来影响,所以紧缩的尺寸大小需要优化；2、因为下一步还会有天线罩的安装,所以需要在天线的口径面上做一些处理以方便天线罩的安装；3、在喇叭张开段脊曲线的设计.
关于第一个问题,经过HFSS软件的优化,可以得到最佳尺寸；关于天线罩安装的问题,在天线口径上扩展一法兰盘,则天线罩就可以通过螺钉和法兰盘连接如图4所示；
脊曲线的求解是脊喇叭设计的关键部分,它是一个指数曲线如图5所示,其数学表达式为：
yx等于Ae+Cx
在这里附加的线性项主要是为了增加低频段的带宽,在要求不是超宽带的情形下这项可以去除,这样一来脊曲线的求解就变得简单了.
（4）天线罩的设计
为了达到耐高温的目的,需要用天线罩对天线加以保护,所以天线罩就需要有稳定的高温介电性能.材料的介电性能包括介电常数和损耗角正切,是材料选择的主要依据,损耗角正切越大,则电磁波能量在透过天线罩时由于发热而损耗的能量就越大；介电常数越大,则电磁波在空气和天线罩壁分界面上的反射就越大,从而降低传输效率.所以,理想的天线罩选择应是低介电常数、低损耗角.目前常用的天线罩材料有氧化铝陶瓷、微晶玻璃、堇青石陶瓷、石英陶瓷、氮化硅等.其中石英陶瓷材料的介电常数对频率和温度非常稳定.
喇叭天线的天线罩是安装在开口端的法兰盘上,所以是一种平面结构,靠四个角上的安装孔可以和法兰盘连接,如图6所示.其厚度需要和介电常数综合考虑.
2 仿真结果
依据以上设计,在HFSS中建立的仿真模型如图7所示,通过优化设计,得到其具体尺寸为：喇叭口面10mm×22mm,喇叭轴向长度8mm,天线罩厚度3mm.
由此仿真得到的天线驻波曲线如图8所示,天线的全向方向图如图9,在中心频率H面和E面方向图分别图10、图11.
由以上结果可以看出,天线的增益达到9.5dB以上,H面波束通过缩小方位面的口径宽度有效地得到展宽,在增益0dB以上达到了140度的波束宽度,H面-3dB波束宽度达到60度.由全向方向图可见,天线形成了一种扁圆形的波束形式.
理论上来讲,加上脊以后天线的带宽应该更宽,但是由于口径面的缩小以及天线罩的反射,对驻波产生了很大的影响,通过优化设计以后,天线带宽还是达到了10%以上.
参考文献：
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总结:该文是关于波束论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
参考文献：
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