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1、基于HFSS的圆锥喇叭天线设计 学院（系）：电子工程与光电技术学院 姓名、学号：郝晓辉 1104330111 席家祯 1104330126 白剑斌 1104330105 指导老师： 钱嵩松背景、发展 天线（换能器）为了改善方向性，压窄方向图和获得较高的增益，需要增大波导辐射器的口径面为了改善方向性，压窄方向图和获得较高的增益，需要增大波导辐射器的口径面积，将波导终端做成逐渐张开的形状，就是喇叭天线。积，将波导终端做成逐渐张开的形状，就是喇叭天线。天线电参数 辐射方向图 方向系数 天线效率 增益 阻抗微波网络微波网络S S参数参数喇叭天线参数 馈电波导可以是矩形或圆形的。图中w是矩形口径的宽度，
2、a是圆形口径的半径R称为斜径，从口径中心到波导与喇叭接口处的距离是轴长 L。 无量纲常数SRaS2222aRR给定增益设计喇叭该表中同时列出了以S作为参变数的圆锥喇叭渐变振幅和相位误差损失值。利用此表容易求得已知喇叭参数的增益，或已知（给定）增益设计喇叭天线。增益与口径直径关系式 其中GF为误差损失值ATL为幅度渐变效率PEL为相位误差效率 PELATLGF我们能够获得已知增益使斜径最短的最佳我们能够获得已知增益使斜径最短的最佳圆锥喇叭。圆锥喇叭。对于一定的斜径，当我们画出增益随口径对于一定的斜径，当我们画出增益随口径半径变化的曲线时，会发现使增益最大的半径变化的曲线时，会发现使增益最大的口径
3、半径值不是一个固定值，而是一个较口径半径值不是一个固定值，而是一个较宽的范围。宽的范围。用增益为纵坐标，给出一组这样的曲线，用增益为纵坐标，给出一组这样的曲线，由图可以看出，过增益最大值可以搭出一由图可以看出，过增益最大值可以搭出一条对应于条对应于S=0.39S=0.39的线。的线。这就是这就是GF=2.85dB(ATL+PEL)GF=2.85dB(ATL+PEL)的最佳喇叭。的最佳喇叭。喇叭天线参数及要求 尺寸参数：矩形波导尺寸ab=7.112mm3.556mm ，波导端口至圆锥顶部长5mm ，天线中心频率f0=35GHz ，圆锥喇叭口径与高度自行设计。 要求：工作频率附近最大辐射方向上增益
4、在20dB以上；S11小于-20dB。由关系式由关系式代入数据（令增益代入数据（令增益G=22dB;GF=2.85dBG=22dB;GF=2.85dB，S=0.39S=0.39），），求得，喇叭开口直径求得，喇叭开口直径d=47.68637mm d=47.68637mm 圆锥高度圆锥高度h=81.62395mmh=81.62395mm，由此进入HFSS 15.0 进行仿真进一步分析其性能。圆锥喇叭天线的仿真仿真步骤：1建立新的工程2设置求解类型3设置模型单位4设置模型的默认材料5创建喇叭模型6创建辐射边界7创建波端口8辐射场角度设置9求解设置10保存工程11查看求解收敛结果12后处理操作仿真结果远场增益远场增益驻波比工作频率附近S参数远区辐射场3D极坐标图结果优化仿真结果分析 工作频段附近S11小于-25dB，满足要求。 最大辐射方向上增益大于20dB。 驻波比接近于1:1，说明天线能获得较大的辐射功率。谢谢谢谢