4-88  方形圆极化喇叭天线的设计

杨向华  蒲仁璧

方形圆极化喇叭天线的结构如图1所示，该天线由方形喇叭、方形波导、梯形金属片、激励器构成。方形喇叭的口径尺寸为A，方形波导是边长为a的正方形截面，它的尺寸大小主要是由方形波导所激励的模式决定，隔片是厚度为的直角梯形，其高度为a，底边长L，底角为a。（1）为了使波导中传输模式是TE₁₀，必须使得0.5l<a<l，取a=0.6l；（2）为了获得一定的增益，根据G=10lg(4hpS/l²)可以得到口面尺寸A，其中，h为喇叭的辐射效率（根据经典理论分析，一般取h =60%），S=A²为喇叭天线的口径面积，l为工作波长。由此可得到A=l₁₀[(G-8.774)/20];（3）为了在梯形斜面上获得圆极化（即在斜面上同时存在正交、等幅且相位差为90°的两种电场），根据微扰理论设计了梯形金属片，尺寸为L=2.5l，a=30°，t =1 mm。

　　上述分析，设计了X波段方形圆极化喇叭天线：a=18 mm，t=1 mm，A=108 mm，L=45 mm，a = 30°。用Ansoft Hfss 9.0对天线进行了仿真，从图2看出，VSWR的实测值和仿真值几乎一致。图3测量了一个值，在喇叭口正前向q = 0，其轴比小于3 dB，满足圆极化要求。另外，在10，12 GHz条件下测得辐射方向图，实测值与仿真值几乎一致。

　　通过对方形圆极化喇叭天线加载梯形金属片，改变了它的极化特性。从仿真和实际测量的结果可以看出，该天线可以直接用在工程实际中。