基于Hanming窗函數(shù)口徑場分布的H面喇叭天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Hanming窗函數(shù)口徑場分布的H面喇叭天線，主要解決現(xiàn)有H面喇叭天線增益低、定向性差、無法用于長距離天線測試的問題。其包括后端饋電波導(dǎo)（1）、喇叭輻射腔（2）和前端波導(dǎo)（3），該前端波導(dǎo)內(nèi)（3）設(shè)有N個金屬柵（4）、N-1對金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)（6）和兩對金屬擋板（7）。其中，這些金屬柵（4）沿前端波導(dǎo)（3）的延伸方向等間距排列，每個金屬柵的后端設(shè)有矩形開口（5）；這些金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)（6）垂直放置在前端波導(dǎo)的上下內(nèi)表面，且與金屬柵交叉等距排列；兩對金屬擋板（7）分別固定在前端波導(dǎo)的上下表面兩端。本發(fā)明的場分布函數(shù)與Hanming窗函數(shù)相符，且增益高、副瓣低、定向性高，可用于中長距離天線測試。
【專利說明】基于Hanming窗函數(shù)口徑場分布的H面喇卩八天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天線【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種H面喇叭天線，可用于天線測試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]H面喇叭天線作為一種廣泛應(yīng)用于天線測試等電磁場合的喇叭天線，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，它包括一段標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)I和一個倒棱臺形狀的金屬輻射腔2，這種結(jié)構(gòu)具有增益高、結(jié)構(gòu)簡單、易于設(shè)計和制造的特點(diǎn)，且可在比波導(dǎo)更大的口徑面上產(chǎn)生均勻的相位波前，獲得較好的定向性。但是這種高增益H面喇叭天線由于其主副瓣差值只有30dB，因而其定向性仍然不能滿足長距離天線測試的要求。
[0003]為了進(jìn)一步提高增益、降低副瓣，改善天線的定向性，已有的方案通過在H面喇叭天線的口徑面上增加匯聚電磁波的透鏡，形成喇叭透鏡天線。這種結(jié)構(gòu)的喇叭天線雖說是提高了天線的定向性，但卻增大了天線的體積，增加了成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種Hanming窗函數(shù)口徑場分布的H面喇叭天線，在不增加天線體積和成本的前提下，提高增益、降低副瓣、提高定向性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的H面喇叭天線，包括后端饋電波導(dǎo)1、喇叭輻射腔2，其特點(diǎn)在于，在喇叭輻射腔2的口徑面上添加有前端波導(dǎo)3，該前端波導(dǎo)內(nèi)設(shè)有N個金屬柵4、N-1對金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)6和兩對金屬擋板7，N≥4 ;
[0006]所述的N個金屬柵4沿前端波導(dǎo)3的延伸方向等間距排列，每個金屬柵的后端設(shè)有矩形開口 5，用于對電磁場的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其滿足Hanming窗函數(shù)的相位分布要求；
[0007]所述的N-1對金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)6，垂直放置在前端波導(dǎo)3的上下內(nèi)表面，與N個金屬柵4交叉等距排列，且貼近前端波導(dǎo)3的口徑面，用于提高電磁場的主瓣增益和減小半功率波瓣寬度，使其滿足Hanming窗函數(shù)的主瓣增益和半功率波瓣寬度要求；
[0008]所述的兩對金屬擋板7，分別固定在前端波導(dǎo)3上下內(nèi)表面的兩端，用于降低電磁場的副瓣，是其滿足Hanming窗函數(shù)的副瓣要求。
[0009]作為優(yōu)先，所述的金屬柵4采用矩形金屬片，長度與前端波導(dǎo)長度相同，高度略大于前端波導(dǎo)3高度。
[0010]作為優(yōu)先，所述的每個金屬柵的后端的矩形開口 5長度不等，即中心金屬柵后端的矩形開口長度最長，其與中心金屬柵的長度之比為3:5，兩側(cè)金屬柵后端的矩形開口長度與其金屬柵的長度比例依次遞減。
[0011]作為優(yōu)先，所述的金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)6采用高度可調(diào)的金屬圓柱，其最大高度與前端波導(dǎo)3的高度之比為1:5。
[0012]作為優(yōu)先，所述的金屬擋板7采用長方體結(jié)構(gòu)，其高度與前端波導(dǎo)的高度之比為1:5，寬度與前端波導(dǎo)的寬度之比為1:7。
[0013]本發(fā)明由于在H面喇叭天線添加前端波導(dǎo)，且在前端波導(dǎo)內(nèi)設(shè)有帶有矩形開口的金屬柵，可以對電磁場的幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使天線滿足Hanming窗函數(shù)的相位分布要求；同時，由于在前端波導(dǎo)內(nèi)設(shè)有金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)，可以提高天線電磁場的主瓣增益、減小半功率波瓣寬度，使其滿足Hanming窗函數(shù)的主瓣增益和半功率波瓣寬度要求；此外，由于在前端波導(dǎo)內(nèi)設(shè)有金屬擋板，可以降低天線電磁場的副瓣，使其滿足Hanming窗函數(shù)的副瓣要求。仿真結(jié)果表明，本發(fā)明天線能產(chǎn)生Hanming窗函數(shù)口徑場分布,在不增加天線體積和成本的前提下，不僅使H面喇叭天線具有了高增益、低副瓣、高定向性的特點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為現(xiàn)有H面喇叭天線示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明喇叭天線的電磁場分布示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明的喇叭天線增益函數(shù)與Hanming窗函數(shù)的比照示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參照圖2，本發(fā)明包括后端饋電波導(dǎo)1、喇叭輻射腔2、前端波導(dǎo)3、N個金屬柵4、N-1對金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)6和兩對金屬擋板7，N≥4，本實(shí)例設(shè)N=4。
[0019]所述的喇叭輻射腔2，采用現(xiàn)有的H面喇叭天線輻射腔尺寸，該H面喇叭天線的后端饋電波導(dǎo)為國家標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)。后端饋電波導(dǎo)固定在喇叭輻射腔的后端。本實(shí)例中，取后端饋電波導(dǎo)為國家標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)BJ100，口徑尺寸為22.86mmX 10臟，喇叭輻射腔的口徑尺寸為114.3mmX 10mm,邊長為 124.8mm,底角為 68deg。
[0020]所述前端波導(dǎo)3，固定在喇叭輻射腔2的口徑面上，該前端波導(dǎo)3的口徑尺寸與輻射腔2 口徑尺寸相同，其長度與輻射腔邊長之比為7:2。本實(shí)例中，輻射腔的口徑尺寸為114.3mmX 10mm,邊長為124.8mm,前端波導(dǎo)口徑尺寸為114.3mmX 10mm,長度為35mm, 二者口徑大小保持一致，前端波導(dǎo)的長度與輻射腔的邊長之比為7:2。
[0021]所述四個金屬柵4采用矩形金屬片，且沿前端波導(dǎo)的延伸方向等間距排列，固定在前端波導(dǎo)3內(nèi)，每個金屬柵的長度與前端波導(dǎo)3的長度相同，高度略大于前端波導(dǎo)的高度；每個金屬柵的后端中間設(shè)有矩形開口 5，每個矩形開口的大小不等，即中心金屬柵后端的矩形開口長度最長，其與中心金屬柵的長度之比為3:5，兩側(cè)金屬柵后端的矩形開口長度與其自身的金屬柵長度比例按其與中心排列的距離依次遞減。若金屬柵數(shù)目為奇數(shù)，則取中間位置的一個金屬柵為中心金屬柵，其后端的矩形開口長度滿足上述比例，若金屬柵數(shù)目為偶數(shù)，則取中間位置的兩個金屬柵同為中心金屬柵，其后端的矩形開口長度滿足上述比例。本實(shí)例中金屬柵數(shù)目為四個，則中間位置的兩個金屬柵同為中心金屬柵，二者后端的矩形開口長度均為21mm，其與金屬柵長度之比為3:5，兩側(cè)金屬柵后端的矩形開口長度均為5mm，其與金屬柵長度之比為1:7，比例依次遞減。
[0022]所述三對金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)6，采用高度可調(diào)的金屬圓柱，垂直放置在前端波導(dǎo)3的上下內(nèi)表面且貼近前端波導(dǎo)3的口徑面，每一對金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)上下對稱排列，放置在相鄰兩個金屬柵的中間位置，其最大高度與前端波導(dǎo)3的高度之比為1:5。本實(shí)例取前端波導(dǎo)高度為10mm，金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)高度為2mm，金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)的高度與前端波導(dǎo)的高度之比為1:5。[0023]所述兩對金屬擋板7采用長方體結(jié)構(gòu)，分別固定在前端波導(dǎo)3上下內(nèi)表面的兩端，其高度與前端波導(dǎo)3的高度之比為1:5，寬度與前端波導(dǎo)3的寬度之比為1:7。本實(shí)例中取前端波導(dǎo)高度為IOmm,寬度為114.3mm,金屬擋板的高度為2mm,寬度為16mm,因此,金屬擋板高度與前端波導(dǎo)的高度之比為1:5，寬度與前端波導(dǎo)的寬度之比為1:7。
[0024]上述部件均采用金屬材料，且以銅或鋁為佳。
[0025]本發(fā)明基于Hanming窗函數(shù)口徑場分布的H面喇叭天線，其實(shí)現(xiàn)原理是:通過后端饋電波導(dǎo)I加載饋電，使電磁場通過輻射腔2向外輻射，當(dāng)電磁場在經(jīng)過前端波導(dǎo)3時，后端帶有開口 5的金屬柵4對電磁場的相位分布進(jìn)行調(diào)節(jié),使電磁場的相位滿足Hanming窗函數(shù)對相位分布的要求。兩對金屬擋板7對電磁場的副瓣進(jìn)行壓低，使其滿足Hanming窗函數(shù)對副瓣的要求。通過手動調(diào)節(jié)金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)6的高度，調(diào)節(jié)電磁場的主瓣增益和半功率波瓣寬度，使其滿足Hanming窗函數(shù)對主瓣增益和半功率波瓣寬度的要求，最終實(shí)現(xiàn)H面喇口八天線的口徑場分布符合Hanming窗函數(shù)。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可通過以下仿真進(jìn)一步說明:
[0027]仿真內(nèi)容:利用仿真軟件對上述天線的口徑電磁場分布進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖3。圖3可以看出，天線的主瓣為13.5dB，第一副瓣為-25dB，主副瓣差值為38.5dB，說明本天線的增益高、副瓣低，半功率波瓣寬度為40deg，具有高定向性的特點(diǎn)。
[0028]將圖3所示的本發(fā)明天線的口徑電磁場增益函數(shù)曲線圖與Hanming窗函數(shù)進(jìn)行的比照，結(jié)果如圖4。從圖4可以看出，電磁場的增益函數(shù)曲線與Hanming窗函數(shù)的相位與主瓣兩方面完全吻合，副瓣電平基本相同，其差異在正常誤差范圍之內(nèi)，說明本天線具有Hanming窗函數(shù)口徑場分布。
【權(quán)利要求】
1.一種基于Hanming窗函數(shù)口徑場分布的H面喇口入天線，包括后端饋電波導(dǎo)(I )、喇口八輻射腔(2 )，其特點(diǎn)在于，在喇叭輻射腔(2 )的口徑面上添加有前端波導(dǎo)(3 )，該前端波導(dǎo)內(nèi)設(shè)有N個金屬柵(4)、N-1對金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)(6)和兩對金屬擋板(7)，N ^ 4 ； 所述的N個金屬柵(4)沿前端波導(dǎo)(3)的延伸方向等間距排列，每個金屬柵的后端設(shè)有矩形開口(5)，用于對場的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其滿足Hanming窗函數(shù)的相位分布要求； 所述的N-1對金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)(6)，垂直放置在前端波導(dǎo)(3)的上下內(nèi)表面，與N個金屬柵(4)交叉等距排列，且貼近前端波導(dǎo)(3)的口徑面，用于提高場的主瓣增益和減小半功率波瓣寬度，使其滿足Hanming窗函數(shù)的主瓣增益和半功率波瓣寬度要求； 所述的兩對金屬擋板(7)，分別固定在前端波導(dǎo)(3)上下內(nèi)表面的兩端，用于降低場的副瓣，使其滿足Hanming窗函數(shù)的副瓣要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H面喇叭天線，其特征在于金屬柵(4)采用矩形金屬片，長度與前端波導(dǎo)長度相同，高度略大于前端波導(dǎo)(3)高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H面喇叭天線，其特征在于每個金屬柵的后端的矩形開口(5)長度不等，即中心金屬柵后端的矩形開口長度最長，其與中心金屬柵的長度之比為3:5，兩側(cè)金屬柵后端的矩形開口長度與其金屬柵的長度比例依次遞減。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H面喇叭天線，其特征在于金屬可調(diào)節(jié)點(diǎn)(6)采用高度可調(diào)的金屬圓柱，其最大高度與前端波導(dǎo)(3)的高度之比為1:5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的H面喇叭天線，其特征在于金屬擋板(7)采用長方體結(jié)構(gòu)，其高度與前端波導(dǎo)的高度之比為1:5，寬度與前端波導(dǎo)的寬度之比為1:7。
【文檔編號】H01Q13/02GK103606748SQ201310618336
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】譚康伯, 宋逸超, 阮嘉祺, 王相平, 蘇濤, 路宏敏 申請人:西安電子科技大學(xué)