[发明专利]基于Hanming窗函数口径场分布的H面喇叭天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种H面喇叭天线，可用于天线测试领域。

背景技术

H面喇叭天线作为一种广泛应用于天线测试等电磁场合的喇叭天线，其结构如图1所示，它包括一段标准波导1和一个倒棱台形状的金属辐射腔2，这种结构具有增益高、结构简单、易于设计和制造的特点，且可在比波导更大的口径面上产生均匀的相位波前，获得较好的定向性。但是这种高增益H面喇叭天线由于其主副瓣差值只有30dB，因而其定向性仍然不能满足长距离天线测试的要求。

为了进一步提高增益、降低副瓣，改善天线的定向性，已有的方案通过在H面喇叭天线的口径面上增加汇聚电磁波的透镜，形成喇叭透镜天线。这种结构的喇叭天线虽说是提高了天线的定向性，但却增大了天线的体积，增加了成本高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种Hanming窗函数口径场分布的H面喇叭天线，在不增加天线体积和成本的前提下，提高增益、降低副瓣、提高定向性。

为实现上述目的，本发明的H面喇叭天线，包括后端馈电波导1、喇叭辐射腔2，其特点在于，在喇叭辐射腔2的口径面上添加有前端波导3，该前端波导内设有N个金属栅4、N-1对金属可调节点6和两对金属挡板7，N≥4；

所述的N个金属栅4沿前端波导3的延伸方向等间距排列，每个金属栅的后端设有矩形开口5，用于对电磁场的相位进行调节，使其满足Hanming窗函数的相位分布要求；

所述的N-1对金属可调节点6，垂直放置在前端波导3的上下内表面，与N个金属栅4交叉等距排列，且贴近前端波导3的口径面，用于提高电磁场的主瓣增益和减小半功率波瓣宽度，使其满足Hanming窗函数的主瓣增益和半功率波瓣宽度要求；

所述的两对金属挡板7，分别固定在前端波导3上下内表面的两端，用于降低电磁场的副瓣，是其满足Hanming窗函数的副瓣要求。

作为优先，所述的金属栅4采用矩形金属片，长度与前端波导长度相同，高度略大于前端波导3高度。

作为优先，所述的每个金属栅的后端的矩形开口5长度不等，即中心金属栅后端的矩形开口长度最长，其与中心金属栅的长度之比为3:5，两侧金属栅后端的矩形开口长度与其金属栅的长度比例依次递减。

作为优先，所述的金属可调节点6采用高度可调的金属圆柱，其最大高度与前端波导3的高度之比为1:5。

作为优先，所述的金属挡板7采用长方体结构，其高度与前端波导的高度之比为1:5，宽度与前端波导的宽度之比为1:7。

本发明由于在H面喇叭天线添加前端波导，且在前端波导内设有带有矩形开口的金属栅，可以对电磁场的幅度进行调节，使天线满足Hanming窗函数的相位分布要求；同时，由于在前端波导内设有金属可调节点，可以提高天线电磁场的主瓣增益、减小半功率波瓣宽度，使其满足Hanming窗函数的主瓣增益和半功率波瓣宽度要求；此外，由于在前端波导内设有金属挡板，可以降低天线电磁场的副瓣，使其满足Hanming窗函数的副瓣要求。仿真结果表明，本发明天线能产生Hanming窗函数口径场分布，在不增加天线体积和成本的前提下，不仅使H面喇叭天线具有了高增益、低副瓣、高定向性的特点，而且结构简单，易于加工。

附图说明

图1为现有H面喇叭天线示意图；

图2为本发明结构示意图；

图3为本发明喇叭天线的电磁场分布示意图；

图4为本发明的喇叭天线增益函数与Hanming窗函数的比照示意图。

具体实施方式

参照图2，本发明包括后端馈电波导1、喇叭辐射腔2、前端波导3、N个金属栅4、N-1对金属可调节点6和两对金属挡板7，N≥4，本实例设N=4。

所述的喇叭辐射腔2，采用现有的H面喇叭天线辐射腔尺寸，该H面喇叭天线的后端馈电波导为国家标准波导。后端馈电波导固定在喇叭辐射腔的后端。本实例中，取后端馈电波导为国家标准波导BJ100，口径尺寸为22.86mm×10mm，喇叭辐射腔的口径尺寸为114.3mm×10mm，边长为124.8mm，底角为68deg。

所述前端波导3，固定在喇叭辐射腔2的口径面上，该前端波导3的口径尺寸与辐射腔2口径尺寸相同，其长度与辐射腔边长之比为7:2。本实例中，辐射腔的口径尺寸为114.3mm×10mm，边长为124.8mm，前端波导口径尺寸为114.3mm×10mm，长度为35mm，二者口径大小保持一致，前端波导的长度与辐射腔的边长之比为7:2。