喇叭天線是一種應用廣泛的微波天線,它的出現與早期應用可追溯到十九世紀后期,到了 二十世紀三十年代后期,由于第二次世界大戰期間對微波和波導傳輸線[5]的興趣,喇叭天線便 開始發展起來。20 世紀 90 年代,隨著軍事斗爭對毫米波制導需求的增長,以及在研制毫米波 發射機和接收機方面的需求,喇叭天線獲得了廣泛的研究。
各種射頻、微波和毫米波應用中采用多種不同類型的天線。微波和毫米波系統中的一種常用天線為從20世紀初以來一直沿用至今的喇叭天線。本質上說,喇叭天線為一種波導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都能實現)、構造相對簡單、制造成本低、方向性適中的優點。此外,由于喇叭天線的增益和駐波比曲線在帶寬范圍內非常平坦,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和微波輻射計當中用作定向天線,在拋物面天線等大型天線結構中用作饋源喇叭,以及在其他天線的測試當中用作校準和測試工具。此外,許多新的5G測試平臺及概念驗證原型出于結構簡單性方面的原因采用喇叭天線,而且喇叭天線還經常用于信道測量和其他現場測試設備。上述各式應用所采用的喇叭天線分屬不同類型且具有不同結構。
角錐喇叭天線
此類喇叭天線為常見的喇叭天線,外觀呈以波導端口為終端的矩形或正方形(一般為矩形)金字塔結構。
扇形喇叭天線
此類型喇叭天線結構的一面與終端波導端口壁對齊,而其他面朝外逐漸增寬。根據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構的喇叭天線不同,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。
標量喇叭天線或指數喇叭天線
與典型的角錐、扇形或圓錐喇叭天線不同,此類型的指數喇叭天線具有以指數級逐漸變細的側面,從而形成從天線開口延伸至波導終端的曲面。此構造方式最大限度地降低了內部反射量,并可在極寬的帶寬范圍內保持一致的阻抗和電氣性能。
波紋喇叭天線
波紋喇叭天線的側壁內表面上開有與天線中軸垂直的橫槽。在電學意義上,這些橫槽的尺寸小于工作波長,從而可在天線帶寬范圍內實現極低的旁瓣及交叉極化水平。此類型的天線通常用于衛星和射電望遠鏡用途。
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、衛星及太空應用中對其他天線進行測試。
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星天線和射電望遠鏡通常使用的拋物面反射器之間收發信號的喇叭天線。