Polynomial-Based Evaluation of the Impact of Aperture Phase Taper on the Gain of Rectangular Horns

The aperture phase taper due to quadratic phase errors in the principal planes of a rectangular horn imposes signifi-cant constraints on the on-axis far-field gain of the horn. The precise calculation of gain reduction involves Fresnel integrals;therefore, exact results are obtained only from numerical methods. However, in horns’ analysis and design, simple closed-form expressions are often required for the description of horn-gain. This paper provides a set of simple polynomial approximations that adequately describe the gain reduction factors of pyramidal and sectoral horns. The proposed formulas are derived using least-squares polynomial regression analysis and they are valid for a broad range of quadratic phase error values. Numerical results verify the accuracy of the derived expressions. Application examples and comparisons with methods in the literature demonstrate the efficacy of the approach.

一款高增益双脊喇叭天线

为了满足实际干扰测试需求,设计了一款脊上开槽的超宽带高增益双脊喇叭天线。首先,首次引入二次Bezier曲线作为脊的渐变曲线并验证了该曲线的可行性,天线的电压驻波比(VSWR)带宽为2 GHz~18 GHz;然后,通过加入楔形块和采用锥形渐变脊,成功地解决了天线高频增益下降和辐射方向图畸变的问题;最后,通过在脊上开锥形槽,进一步降低了低频段的VSWR。仿真结果表明天线在2 GHz~18 GHz内的VSWR小于1.9,在5 GHz~17 GHz内小于1.5,且在不加载介质透镜的情况下,高频增益稳定在18 dBi以上。实测结果表明天线的VSWR和增益与仿真结果吻合,可用于天线干扰测量系统和高增益反射面天线的馈源。

轻量化镂空双脊喇叭天线设计

传统金属喇叭自身重量较重,限制其在基于无人机电磁测量中的应用。本文设计一款轻量化镂空双脊喇叭天线。通过仿真分析镂空结构对天线性能影响,镂空处理掉双脊结构中表面电流不敏感部分降低天线重量,确定镂空结构。采用3D打印方式进行加工进一步在整体上减轻天线重量。对天线样机展开测试,测试结果表明在0.95~8.05 GHz的测试带宽内(1:8.47)天线驻波比(VSWR)<2,增益范围为6.11~14.32 dBi,天线重量仅为293 g,与传统金属天线相比,其重量减轻78%。天线测试结果与仿真结果相吻合,最终本文所设计天线在保持天线宽频特性以及增益性能的基础上有效降低天线重量,可应用于基于无人机的电磁测量系统。

手动VSAT站天线接收增益的诊断测量

阐述了利用卫星信标和高增益标准喇叭天线,测量手动VSAT站天线接收增益的方法。由测量的天线接收增益计算天线接收效率,从而实现对天线发射增益进行估算。最后,给出了工程测量实例,证明了该方法的可行性,并对增益测量误差进行了分析,其均方根误差±0.28dB。

零折射率超材料对喇叭天线波前相位的改善

为改善喇叭天线波前相位,获得更高的增益,提出一种3层金属网格零折射率超材料结构,将其加载到喇叭天线口径上。理论分析和提取的等效折射率表明,在7.1 GHz附近,该结构的电磁波的频率接近等离子体频率,从而使得其等效折射率接近于零,并通过劈尖仿真验证了这一零折射零的特性。当其作为喇叭天线的覆层时,喇叭天线的波前相位由球面波被调制为均匀平面波,方向图波束角变窄、旁瓣降低,并且增益提高2.6 dB。这种零折射率超材料结构调制喇叭天线波前相位的作用,为改善喇叭天线的波前相位从而实现更高增益提供一种思路,有一定的应用前景。

一种应用于微波水分检测仪的角锥喇叭天线设计与分析

根据惠更斯原理对比分析了几种常用喇叭天线的特性,依据角锥喇叭天线的设计理论,结合铁精矿水分微波检测仪的实际情况,设计了中心频率为9.4GHz、增益大于10dB的角锥喇叭天线结构。运用HFSS软件对该结构进行了仿真分析,通过仿真和对比分析得到一组较好满足工作需要的辐射增益方向图、驻波比等辐射特性,仿真结果验证了设计天线的可行性,为后期的试验和运行提供依据。

超宽带TEM喇叭天线的研究与设计

超宽带天线技术具有广泛的应用前景,TEM喇叭天线是一种典型的超宽带天线.应用辐射方程,分析了带地板的TEM喇叭天线,对超宽带TEM喇叭天线阻抗和辐射特性问题进行了研究.该TEM喇叭天线由1个三角形金属板和1个地板组成,采用同轴线形式馈电.基于传输线模型,对TEM喇叭天线进行了建模仿真,并进行实验研究,结果表明,在1 GHz^18 GHz频带内,反射系数控制在-10 dB以下,增益在8dB以上,并且在2 GHz^14 GHz频率范围内,增益均在12 dB以上.测试结果表明,该天线具有良好的阻抗特性、定向性和群延迟特性,对脉冲辐射通信系统和超宽带雷达的研究具有很好的理论与实用价值.

地球站最大EIRP的测量及误差分析

介绍了地球站系统测量中等效全向辐射功率的基本概念,阐述了利用场地法对地球站系统最大等效全向辐射功率测量的原理和方法,推导并给出了场地法测量地球站系统最大等效全向辐射功率的计算公式。给出了工程测量实例(L波段16 m地球站天线最大等效全向辐射功率值的测量),并对地球站等效全向辐射功率的测量误差进行了分析。实验结果表明,其均方根误差±0.30 dB。

超宽带双脊喇叭天线的仿真与设计

根据喇叭天线的工作原理设计了一种超宽带双脊喇叭天线,这种天线体积小、宽频带和高增益。仿真结果表明,在2～20 GHz的带宽内驻波比小于2.2,且具有一致的方向图。结合仿真分别研究了喇叭天线脊宽、口径大小、馈电处脊的距离、后部腔体对天线驻波比和增益的影响。

S型左手材料平板透镜对喇叭天线性能影响研究

根据左手材料零折射特性设计一种周期性左手材料排列的平面透镜来提高喇叭天线的增益和口径效率。S型左手材料被放置于平行波导中计算端口传输矩阵,并进一步计算S型左手材料的介电常数,调整结构参数,使其在16GHz时负介电常数为负值。将此结构所构成的周期平面透镜放置在矩形喇叭天线上端,对该天线的辐射方向图,增益进行了研究。结果表明,S型左手材料结构平面透镜的喇叭天线增益可达到19.3dB,比无透镜的同尺寸喇叭天线增益提高3.55dB。且口径效率达到64.21%。说明S型左手材料平面透镜可以大幅提高喇叭天线增益和口径效率。

基于介质波束调制的高增益喇叭天线设计

根据光程相等原理,推导了介质体表面赋型曲线方程。赋型介质体内嵌于方形喇叭天线口面上,构成一种效率较高的介质赋型喇叭天线。利用HFSS仿真软件,对介质赋型喇叭天线的电场分布、远场方向图特性及喇叭结构参数对天线增益的影响等方面作了分析研究。研究表明,赋型介质体内嵌于喇叭口面内,可将普通喇叭天线内传输的球面波调制为平面波,提高了喇叭天线的最大增益。测试结果表明,普通喇叭天线在14.0GHz频点处的口面效率为22.3%,15.0GHz频点处的口面效率为27.45%;经赋型介质体调制后,喇叭天线14.0GHz频点处的口面效率提高到33.9%,15.0GHz频点处的口面效率提高到60.5%。

Ka波段地面站天线接收增益测量的一种简单方法

本文简述了利用卫星测试场测量卫星通信地面站天线的特点。阐述了利用卫星信标和高增益标准喇叭天线,测量卫星通信地面站天线接收增益的原理和方法。对天线增益测量误差进行了分析。分析结果表明其均方根误差0.33dB。最后,利用132 E卫星信标,给出了Ka波段6米圆极化卫星通信地面站天线接收增益的测量结果,测量结果和天线理论增益吻合很好。

磁化等离子体片微波传播影响的实验研究

通过磁约束线形空心阴极放电的方式生成了大面积高密度的等离子体片,并分别在4.5GHz、5GHz和6GHz频率研究了其对角椎天线发射出的微波所产生的影响。实验所得的磁化等离子体片对所选频率的微波能有明显的衰减作用,而衰减作用在不同方向有很大差异。

74GHz毫米波透镜喇叭天线的设计与仿真

设计了一种应用于毫米波段的透镜喇叭天线,基于几何光学的原理建立透镜和喇叭之间的几何关系,减少了独立的设计变量,并对天线进行了仿真.结果表明：当天线的中心频率为74 GHz时,天线的口径为38.63 mm;在72.5~76 GHz频带范围内,带内电压驻波比VSWR均小于1.5,天线增益大于28 dB,并且E面和H面中的半功率波束宽度分别小于6.5o和8.5o.喇叭天线在加载介质透镜前后三维方向图的仿真结果表明介质透镜可以减小喇叭口面相位误差.所设计的天线具有良好的方向性和增益.

基于超材料的毫米波汽车雷达喇叭天线设计与优化

应用于汽车雷达上的喇叭天线或透镜天线,为了获得高增益和高方向性,其长度或口面一般较大。为了保持口面大小不变,并且能有效缩短喇叭天线长度来减小体积、节约成本,文中设计了超材料平面透镜喇叭天线。采用此超材料的天线增益相比同尺寸的普通喇叭天线增加了1.5 d B。进而,通过对喇叭口面的相位分析,采用了一种改进结构,该改进结构的增益相比同尺寸的普通喇叭天线增加了2.3 d B,与同增益同口径面积的普通喇叭天线相比长度缩短了44%。实测结果表明,该超材料喇叭天线能提高喇叭天线2.5 d B左右的增益。

一种6-8GHz角锥喇叭天线的仿真设计

移动通信是当今通信领域内最为活跃、发展最为迅速的领域之一,对于天线性能和尺寸要求越来越高。基于此应用背景,文中设计了一款工作频率在6~8GHz的角锥喇叭天线。本喇叭天线采用角锥形结构,通过波导理论推导出6~8GHz角锥喇叭天线的计算公式,采用Matlab将角锥喇叭天线的核心计算公式进行编程,设计成一款能够迅速计算角锥喇叭天线的理论尺寸的MatlabGUI界面;通过HFSS对模型尺寸进行扫参和优化,在6~8GHz频率内,天线增益优于19.8dBi,驻波比优于1.48,传输损耗优于14dB。该喇叭天线具有高增益、低驻波比和良好的方向性的特点,具有十分广阔的运用前景。

THz光子晶体天线仿真与设计

在THz频段喇叭天线的口径面上加装金属面,金属面上环绕天线口径排布金属圆柱构成光子晶体,利用光子晶体带隙可以抑制表面波的特性,建立了THz光子晶体天线的物理模型。采用电磁仿真软件优化设计了一个新型的THz光子晶体天线,该天线工作频率为300 GHz,最大增益为17.6 dB。与传统的喇叭天线相比,其增益变大,主瓣变窄,背瓣减弱,方向性得到了较大的改进。

基于矢量网络分析仪的喇叭天线增益测量

利用微波暗室、矢量网络分析仪、角锥喇叭天线以及电脑等设备建立了一套喇叭天线测量系统;采用两相同天线法,分别测量了4~6 GHz、6~8 GHz角锥喇叭天线的增益值,对测量数据进行误差分析和近距修正;并将增益的实测值与理论计算值进行对比。实验结果表明,近距修正后,所测量的4~6 GHz与6~8 GHz频段天线的增益实测值与理论值的最大偏差值分别为-0.20 d B和-0.19 d B,均在±0.25 d B范围内,符合标准增益天线增益的精度要求,也与天线出厂的指标相符,表明所建立的测量系统对于喇叭天线增益的测量有效可行。

喇叭口径尺寸对天线辐射特性的影响

为了探讨喇叭天线口径尺寸参数对矩形喇叭天线半功率波束宽度及增益产生的影响,导出了口径尺寸与半功率主瓣宽度及增益的影响关系式,并使用三维电磁仿真软件HFSS进行建模仿真,得到喇叭口径尺寸对应的半功率波束宽度和增益值,分析并验证了关系式的正确性。结果表明,口径尺寸的微调会影响半功率波束宽度值,通过水平或垂直面波束宽度的缩减可以增强某个方向的辐射强度以提高天线增益。证实了工程实践中用半功率波束宽度快速计算口径天线增益方法的正确性和可行性,为实际天线工程测量及天线设计提供了理论和参考价值。

一种超宽带高增益的透镜喇叭天线的设计

该文提出了一种适用于微波通讯系统的超宽带(UWB)高增益透镜喇叭天线。该天线由一个E面喇叭天线,一个球面介质透镜和双楔形金属脊构成,并由同轴线馈电及采用HFSS软件仿真。仿真结果表明,双楔形金属脊可有效增加喇叭天线的带宽,有效频率带宽达到2~12 GHz。当仅使用双金属脊来改善喇叭天线的性能时,喇叭天线的增益会下降。文中使用一种球面介质透镜来补偿双金属脊对喇叭天线增益的负面影响。仿真结果表明,该透镜可有效提高喇叭天线在工作频带内的增益。采用透镜和金属脊结构后,该喇叭天线拥有超宽带,高增益和较强的定向辐射性能,可以应用于各类通信系统中。