喇叭天線是一種應(yīng)用廣泛的微波天線,它的出現(xiàn)與早期應(yīng)用可追溯到十九世紀(jì)后期,到了 二十世紀(jì)三十年代后期,由于第二次世界大戰(zhàn)期間對微波和波導(dǎo)傳輸線[5]的興趣,喇叭天線便 開始發(fā)展起來。20 世紀(jì) 90 年代,隨著軍事斗爭對毫米波制導(dǎo)需求的增長,以及在研制毫米波 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)方面的需求,喇叭天線獲得了廣泛的研究。
各種射頻、微波和毫米波應(yīng)用中采用多種不同類型的天線。微波和毫米波系統(tǒng)中的一種常用天線為從20世紀(jì)初以來一直沿用至今的喇叭天線。本質(zhì)上說,喇叭天線為一種波導(dǎo)或同軸端口一端的尺寸小,而另一端尺寸大的矩形或圓形波導(dǎo)器件。喇叭天線具有電壓駐波比(VSWR)低、工作帶寬級寬(對于喇叭天線而言,10:1,甚至20:1都能實(shí)現(xiàn))、構(gòu)造相對簡單、制造成本低、方向性適中的優(yōu)點(diǎn)。此外,由于喇叭天線的增益和駐波比曲線在帶寬范圍內(nèi)非常平坦,因此其非常適合用于測試其他天線的性能。
喇叭天線通常在雷達(dá)和微波輻射計(jì)當(dāng)中用作定向天線,在拋物面天線等大型天線結(jié)構(gòu)中用作饋源喇叭,以及在其他天線的測試當(dāng)中用作校準(zhǔn)和測試工具。此外,許多新的5G測試平臺及概念驗(yàn)證原型出于結(jié)構(gòu)簡單性方面的原因采用喇叭天線,而且喇叭天線還經(jīng)常用于信道測量和其他現(xiàn)場測試設(shè)備。上述各式應(yīng)用所采用的喇叭天線分屬不同類型且具有不同結(jié)構(gòu)。
角錐喇叭天線
此類喇叭天線為常見的喇叭天線,外觀呈以波導(dǎo)端口為終端的矩形或正方形(一般為矩形)金字塔結(jié)構(gòu)。
扇形喇叭天線
此類型喇叭天線結(jié)構(gòu)的一面與終端波導(dǎo)端口壁對齊,而其他面朝外逐漸增寬。根據(jù)漸寬面及對齊面的朝向,扇形喇叭天線可分為E平面扇形喇叭天線及H平面扇形喇叭天線。
圓錐喇叭天線
與角錐喇叭天線等矩形金字塔結(jié)構(gòu)的喇叭天線不同,圓錐喇叭天線通常為終端呈圓形或橢圓形的圓錐或橢圓錐。某些圓錐喇叭天線的終端也可以為矩形。
標(biāo)量喇叭天線或指數(shù)喇叭天線
與典型的角錐、扇形或圓錐喇叭天線不同,此類型的指數(shù)喇叭天線具有以指數(shù)級逐漸變細(xì)的側(cè)面,從而形成從天線開口延伸至波導(dǎo)終端的曲面。此構(gòu)造方式最大限度地降低了內(nèi)部反射量,并可在極寬的帶寬范圍內(nèi)保持一致的阻抗和電氣性能。
波紋喇叭天線
波紋喇叭天線的側(cè)壁內(nèi)表面上開有與天線中軸垂直的橫槽。在電學(xué)意義上,這些橫槽的尺寸小于工作波長,從而可在天線帶寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)極低的旁瓣及交叉極化水平。此類型的天線通常用于衛(wèi)星和射電望遠(yuǎn)鏡用途。
增益喇叭天線
增益喇叭天線為一種在寬的帶寬范圍內(nèi)具有較為一致的高增益的喇叭天線。此類喇叭天線通常用于在雷達(dá)、衛(wèi)星及太空應(yīng)用中對其他天線進(jìn)行測試。
饋源喇叭天線
饋源喇叭天線即是一種在射頻和微波電子器件與衛(wèi)星天線和射電望遠(yuǎn)鏡通常使用的拋物面反射器之間收發(fā)信號的喇叭天線。