准太赫兹波段角锥波纹喇叭天线的设计

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1、万方数据·研究与设计·逊型燮图互翟盈准太赫兹波段角锥波纹喇叭天线的设计陈飞，陈鹏(电子科技大学物理电子学院．四川成都610054)TheDesignforQuasi—TerahertzCorrugatedHornAntennaCHENFei，CHENPeng(InstituteofHighEnergyElectronics，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu610054。China)Abstract：Corrugated

2、hornsareanewdeviceusedasamicrowaveantennainthe1970s．Ithasmanyadvantagessuchascompactstructure，conveniencetomachine，lowcost．Whafsmore，corrugatedhornisakindofhighefficiencyfeeders．Itspatternhasaseriesofexcellences，suchaslowsidelobe，axialsym—metry，littlec

3、rosspolarization，etc，thereforeitisusedinwiderange．Thebasicideaofdesigningtherec-tangularcorrugatedhornsforquasi—terahertzantennaswasintroduced．AnE-planerectangularcorrugatedhornantennawhichworksatthefrequencyof140GHzwasdesigned．Thesimulatedresultsindic

4、atedthattheangularwidthofthemainlobeissmaller，thesidelobeislargelydepressedandthemainlobeofEandHplanebecomelessdifferencecomparedwiththesmoothwallrectangularhorns．Keywords：Quasi—terahertzantenna；Corrugatedhorns；Lowsidelobe；Antennapattern摘要：波纹喇叭天线是20世纪7

5、0年代出现的用于微波天线的一种新型器件，它结构紧凑、加工方便、成本较低。不仅如此，它还是一种高效率的馈源，它的方向图具有低旁瓣、轴对称、交叉极化小等一系列优点，因而得到广泛的应用。文中介绍了准太赫兹角锥波纹喇叭天线的基本设计思想。设计了一种工作在140GHz左右频段的E面波纹角锥喇叭天线。计算机模拟达到了相对于平壁角锥喇叭来说较小波瓣宽度，极低旁瓣电平，E，H面波瓣图趋同的效果。关键词：准太赫兹天线；波纹喇叭；低旁瓣；方向图中图分类号：TN823文献标识码：A文章编号：1002—8935(2008)

6、05--0005一03波纹喇叭天线是70年代出现的用于微波天线的一种新型器件，作为馈源天线享有很高的名望，这是由于它可以使电磁场在喇叭的内壁得到相同的边界条件，获得旋转对称的幅、相辐射特性，低的旁瓣和较宽的频带。波纹喇叭是沿结构连续耦合的，这样在很宽的频带内都可以满足同相口径场的条件[1]，所以它的带宽相对较大。在频率方面，多数情况下都只研究了工作在20GHz以下频率范围的波纹喇叭，对高频特别是准THz乃至于THz频段的波纹喇叭的研究较少。然而，近年来对电真空器件的研究不断深入，其最高频率已经达到准

7、太赫兹乃至于太赫兹频段，带宽也不断拓宽。而且由于这类器件输出功率的提高已相当困难，那么它们的输出结构特别是馈源天线是否高效、合理就显得尤为重要。所以设计准太赫兹波纹喇叭馈源天线就成为本文的目的。对波纹角锥喇叭天线的设计应该从平壁角锥喇叭天线的选择开始。角锥喇叭天线的分析设计方法已经比较成熟，并出现了角锥喇叭的最佳设计方法‘2～引。于角锥喇叭天线来说，E面壁是逐渐张开的，所以电场与E面壁不再垂直而是有一个夹角。这样，为了满足金属边界条件，就会在E面壁上产生由喇叭入口指向喇叭出口方向的壁电流。这个壁电流

8、并不会流到喇叭口径面处就消失掉，相反，它会绕过喇叭口径的楞边继续流到喇叭的外壁上。这种存在于喇叭外壁上的电流将很容易地在喇叭的方向图中产生旁瓣和后瓣。对于H面来说，虽然这一对面也是逐渐张开的，但是由于输入模为TE。。模，在H面上的电场始终接近为零，由满足边界条件引起的H面2．．0．．．0．．8．．．．-．．．0．．5．．．．，．[]．．．．．鬣图盗圆幽婴些型囹万方数据上的壁电流始终很小，所以通常可以采用只在E面刻槽的方法，这样比起四面刻槽来说经济得多，加工的时候可以采