矩形喇叭天線也就是兩個主平面內的口徑尺寸都大於λ，其中一個面內的波瓣圖基本上獨立於另一個面的口徑的喇叭天線。因而，一般來說，H面扇形喇叭與具有相同H縱剖面的稜錐喇叭有著相同的H面波瓣圖，E面扇形喇叭與具有相同E縱剖面的稜錐喇叭有著相同的E面波瓣圖。
基本介紹
- 中文名：矩形喇叭天線
- 外文名：Rectangular horn antenna
- 屬性：喇叭天線
- 特點：兩個主平面內的波瓣圖相獨立
- 分類：H面矩形喇叭，E面矩形喇叭
- 優點：阻抗特性和輻射特性好
喇叭天線是由逐漸張開的波導形成，逐漸張開的過渡段既可以保證波導與空間的良好匹配，又可以獲得較大的口徑尺寸，以提高輻射的方向性。矩形喇叭天線也就是波導的截面形狀為矩形，此時，若保持矩形波導的窄邊尺寸不變，逐漸展開寬邊就得到H面矩形喇叭，而若保持矩形波導的寬邊尺寸不變，逐漸展開窄邊就得到E面矩形喇叭。
結構
矩形喇叭天線一般是由反射面、喇叭天線、輻射計系統、校準系統、輻射計後端構成。
口徑場分布
從矩形波導過渡到喇叭，當矩形波導中傳輸的主模式TE10波時，在喇叭內只存在3個場分量：2個橫向分量，1個縱向分量。由於喇叭內臂互相不平行，而是從波導擴展到喇叭，電磁場矢量將改變方向。圖2（a）為H面矩形喇叭天線口徑場分布和內場結構。場結構在喇叭內和波導內的主要區別是：喇叭內波前已不再是平面波，從矩形波變成柱面波，喇叭口徑面上相位則呈平方律分布。
H面矩形喇叭天線的內場結構a
縱界面尺寸b喇叭內傳播的波可看成是從喇叭邊線的交點O發出的柱面波，其中O為喇叭的頂點，RH為H面喇叭頂點邊緣的距離，D1為喇叭口徑寬度，2φ0為喇叭張角，如圖2（b）所示。波導口面場沿寬邊和窄邊的相位關係根據文獻可得：
由於喇叭的等效長度遠大於口面尺寸，即RH>>x。根據冪級數展開關係，可得：
對H面矩形喇叭雖然口面場Ey沿窄邊y軸逐漸張開，但其相位卻沿寬邊x軸方向發生變化，相位具有平方律分布，在喇叭口徑邊緣具有最大相移量：
對H面矩形喇叭，口面場分布為
由此可見，對於矩形喇叭天線，不論口面場沿哪個方向擴張，其振幅沿窄邊均勻分布，沿寬邊餘弦分布，相位沿擴張邊平方律分布。
方向特性
矩形喇叭天線輻射場的表達式為：
方向性係數採用：
計算，得到H面喇叭方向性係數：
式中：
從而天線方向性係數：
下圖給出了H面矩形喇叭方向係數與尺寸關係曲線。
最佳喇叭尺寸發生在：
於是，可得喇叭的最佳尺寸為
因此，矩形喇叭的最佳尺寸也就是對應的H面矩形喇叭的最佳尺寸。
