CN211480302U - 一种矩形喇叭天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种矩形喇叭天线，包括矩形波导管和过渡段，所述矩形波导管与过渡段连接。采用上述技术方案制成了一种工作频段在1.55GHz～3.4GHz，馈电方式采用WR430矩形波导，激励信号由特性阻抗为50欧的同轴线导入，中心频率在2.5GHz时的增益大于19dB的最佳增益矩形喇叭天线。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种矩形喇叭天线。
背景技术
天线是一种发射或接收电磁波的电子设备。在收发设备与传输无线电磁波的介质之间提供必要的通信，天线把沿着传输线(例如平行双导线)传播的电磁波转换成了在自由空间中传播的电磁波。天线作为无线通信系统中非常重要的一个组成部分，其主要功能分别是，能量转换功能和定向辐射接收功能，这些功能使用在无线电通信、GPS定位、广播、微波遥感和雷达探测等方面，应用十分广泛。
天线的种类极多，从工做波段来看，各有不同。线天线广泛应用于长，中，短波及超短波波段，缝天线和面天线则主要用于波长更短的微波波段等。至今，天线经过漫长的历史发展，现代天线技术已经具有成熟，科学的许多特征，但是由于它在民用和军用都有着十分广泛的应用，它仍然具有良好的前景和研究价值，依然是一个富有活力的技术领域，以后主要朝着多功能化，智能化，小型化，集成化及高性能化等方向发展。
喇叭天线由同轴线和波导以及过渡段组成，属于一种面天线，并且是使用最为广泛的微波天线类型之一。在工程上还用作微波中继站的单独天线，由于喇叭天线能执行更精确的分析，所以也用于测试天线增益的标准天线。因此，对它的设计制造具有一定的应用价值。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种工作频段在1.55GHz～3.4GHz，馈电方式采用WR430矩形波导，激励信号由特性阻抗为50欧的同轴线导入，中心频率在2.5GHz时的增益大于19dB的最佳增益矩形喇叭天线。
本实用新型中的一种矩形喇叭天线，包括矩形波导管和过渡段，所述矩形波导管与过渡段连接。
上述方案中，所述矩形喇叭天线的工作频段在1.55GHz～3.4GHz。
上述方案中，所述矩形波导管包括宽边和窄边，所述宽边的尺寸为18.15英寸，所述窄边的尺寸为14.65英寸。
上述方案中，所述过渡段的尺寸为19.37英寸。
本实用新型的优点和有益效果在于：本实用新型提供一种工作频段在1.55GHz～3.4GHz，馈电方式采用WR430矩形波导，激励信号由特性阻抗为50欧的同轴线导入，中心频率在2.5GHz时的增益大于19dB的最佳增益矩形喇叭天线。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的结构原理示意图。
图3为本实用新型矩形喇叭的E平面图。
图4为本实用新型矩形喇叭的H平面图。
图中：1、矩形波导管2、过渡段
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1-图4所示，本实用新型是一种矩形喇叭天线，包括矩形波导管1和过渡段2，矩形波导管1与过渡段2连接，其中，矩形波导管1采用矩形波导馈电，产生电磁波辐射场，过渡段2用于确保波导和空间之间的良好匹配，以增强辐射的方向性并获得更好的的尺寸。
进一步的，矩形喇叭天线的工作频段在1.55GHz～3.4GHz，喇叭的结构示意图及E面和H面的剖面图如图2-图4，用a和b表示波导管的宽和高，bh表示由波导窄边b扩展后的喇叭口径尺寸，ah表示由波导窄边a扩展后的喇叭口径尺寸。用RE表示喇叭E面长度，RH表示喇叭H面长度，而过渡段尺寸则用R表示。
由于主模传输在矩形波中，波振幅由余弦向x方向分布，y方向均匀分布，喇叭天线的口径场可表示为：
则矩形喇叭口径的远场区可以表示为：
Er＝0
电流分布如下：
喇叭增益表示为：
代表喇叭天线的口径效率，取值为0.51并计算。
在设计最佳增益喇叭之前，天线的增益G与馈电矩形波导的尺寸a、b将会作为已知条件直接给出，接下来的目标主要就是确定矩形喇叭天线的其余尺寸，经过校检后，从而获得最佳的增益。首先将增益通过公式由分贝值转化为无量纲值，即19dB的增益值转换为无量纲值，大约是79.4dB。而在2.5CHz工作频率下，对应的工作波长λ的值为4.72英寸，然后将增益和波长值代人相关公式，便可以计算出矩形喇叭的尺寸。
根据仿真可知，在中心频率为2.5Ghz时，最大增益值为20.4dB，满足设计要求。通过分析得到的2.5GHz时生成频率曲线的S11曲线，可知S11的值约为-21。
通过计算和使用HFSS软件仿真，最终得到满足要求的矩形最佳增益喇叭天线，其结构口径尺寸窄边为14.65英寸，宽边为18.15英寸，过渡段尺寸R为19.37英寸，根据HFSS仿真结果图，可以得出以下结论：
(1)分析结果表明，在中心频率2.5Ghz时，设计最佳增益喇叭的最大增益约为20.4dB，比本设计给定的19dB略大，因此满足设计要求；
(2)通过分析得到的2.5GHz时生成频率曲线的S11曲线，可知S11的值约为-21。
(3)由E面和H面的增益方向图可知，其后瓣过大，所以接下来的目标可放在抑制后瓣上。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种矩形喇叭天线，其特征在于，包括矩形波导管和过渡段，所述矩形波导管与过渡段连接；所述矩形喇叭天线的工作频段在1.55GHz～3.4GHz。
2.根据权利要求1所述的一种矩形喇叭天线，其特征在于，所述矩形波导管包括宽边和窄边，所述宽边的尺寸为18.15英寸，所述窄边的尺寸为14.65英寸。
3.根据权利要求1所述的一种矩形喇叭天线，其特征在于，所述过渡段的尺寸为19.37英寸。
Priority Applications (1)
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| CN202020119785.5U CN211480302U (zh) | 2020-01-19 | 2020-01-19 | 一种矩形喇叭天线 |
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114628908A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-06-14 | 青岛国数信息科技有限公司 | 一种高增益北斗通信喇叭天线及设计方法 |
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2020
- 2020-01-19 CN CN202020119785.5U patent/CN211480302U/zh active Active
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114628908A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-06-14 | 青岛国数信息科技有限公司 | 一种高增益北斗通信喇叭天线及设计方法 |
| CN114628908B (zh) * | 2022-05-12 | 2022-08-12 | 青岛国数信息科技有限公司 | 一种高增益北斗通信喇叭天线及设计方法 |
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