一種角錐喇叭天線及其設計方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及天線技術領域，尤其涉及一種一種角錐喇叭天線及其設計方法。
【背景技術】
[0002]喇ΠΛ天線(Horn Antennas)為波導口漸開的福射結構,是最廣泛使用的微波/毫米波天線之一。喇叭天線除了大量用做反射面天線的饋源以外，也是相控陣天線的常用單元天線，還可以用做對其它高增益天線進行校準和增益測試的通用標準。角錐喇叭天線作為喇叭天線的一種，其具有很寬的帶寬，一般可以有幾個倍頻程，同時增益可以做到16dBi?25dBi左右，是很好的定向波束天線。常用的角錐喇叭天線具有很高的用途，但由于其結構尺寸一般較大，且為立體結構，因此幾乎無法與電路板集成。
【發明內容】
[0003]本發明實施例提供一種錐喇叭天線及其設計方法，可使角錐喇叭天線便于集成。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明第一方面提供了一種角錐喇叭天線，包括喇叭天線本體和饋源，所述喇叭天線本體包括第一側面和饋電輸入端，所述饋源包括導體平面；
[0005]所述導體平面通過所述饋電輸入端向所述喇叭天線本體饋電，所述第一側面平行于所述導體平面，且設置于所述導體平面上或者所述導體平面的延伸面上。
[0006]基于第一方面，在第一方面的第一種可行的實施方式中，所述饋源為波導，所述波導包括信號輸出端和導體平面；
[0007]所述信號輸出端開口與所述饋電輸入端開口連通，所述導體平面與所述第一側面在所述信號輸出端開口處拼接，使所述第一側面設置于所述導體平面從所述信號輸出端的開口方向延伸而形成的延伸面上。
[0008]基于第一方面的第一種可行的實施方式，在第一方面的第二種可行的實施方式中，所述喇叭天線本體還包括與所述饋電輸入端相對設置的喇叭開口，所述喇叭天線本體和所述波導設置于印刷電路板PCB上,所述第一側面在所述喇ΠΛ開口處的側邊與所述PCB的邊緣重合。
[0009]基于第一方面，在第一方面的第三種可行的實施方式中，所述饋源包括介質基板以及設置于所述介質基板一面上的平面傳輸線，所述介質基板的一面為所述導體平面；
[0010]所述平面傳輸線穿過所述饋電輸入端并設置于所述第一側面上，用于向所述喇叭天線本體饋電，所述第一側面設置于所述介質基板的導體平面上。
[0011]基于第一方面的第三種可行的實施方式，在第一方面的第四種可行的實施方式中，所述喇叭天線本體還包括與所述饋電輸入端相對設置的喇叭開口，所述第一側面在所述喇叭開口處的側邊與所述導體平面的邊緣重合。
[0012]基于第一方面的第四種可行的實施方式，在第一方面的第五種可行的實施方式中，所述喇叭開口為矩形；所述喇叭開口的各個側邊與所述饋電輸入端對應的側邊的距離相同。
[0013]基于第一方面，在第一方面的第六種可行的實施方式中，所述喇叭天線本體還包括與所述第一側面相對的第二側面，所述第一側面與第二側面相對的邊長度分別相等。
[0014]本發明第二方面提供了一種角錐喇叭天線的設計方法，所述角錐喇叭天線包括喇叭天線本體和饋源，所述喇叭天線本體包括第一側面、與所述第一側面相對的第二側面以及饋電輸入端，所述饋源包括導體平面；所述方法包括:
[0015]將所述第一側面和所述第二側面進行調整，使所述第一側面平行于所述導體平面；
[0016]將所述第一側面設置于所述導體平面上或者所述導體平面的延伸面上，使所述導體平面通過所述饋電輸入端向所述喇叭天線本體饋電。
[0017]基于第二方面，在第二方面的第一種可行的實施方式中，所述喇叭天線本體還包括與所述饋電輸入端相對設置的喇叭開口；所述將所述第一側面和所述第二側面進行調整，使其平行于所述導體平面，包括:
[0018]將所述第一側面和所述第二側面進行抬升，所述喇叭開口的口面平行于所述饋電輸入端所在平面，使所述第一側面平行于饋源的導體平面；
[0019]對所述第一側面的側邊進行長度補償，使所述第一側面與所述第二側面對應的邊長度分別相等。
[0020]基于第二方面，在第二方面的第二種可行的實施方式中，所述喇叭天線本體還包括與所述第一側面相對的第二側面；
[0021]所述將所述第一側面和所述第二側面進行調整，使其平行于饋源的導體平面，包括:
[0022]將所述第一側面以及所述第二側面同時進行抬升，抬升過程中兩個面之間的角度保持不變，使所述第一側面平行于所述導體平面。
[0023]上述可知，角錐喇叭天線的饋源采用導體平面向喇叭天線本體進行饋電，喇叭天線本體的一個側面(第一側面)平行于導體平面，且可設置于導體平面或者導體平面的延伸面上，因此，本實施例中的角錐喇叭天線通過與導體平面平行的第一側面，可更為方便地集成于電路板上，從而實現了高增益的喇叭天線與可用面積較小的電路板的集成整合，在保證天線增益的同時使得電路結構更為緊湊。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發明實施例提供的的一種角錐喇叭天線的一個視圖的結構示意圖；
[0026]圖2是本發明實施例提供的的一種角錐喇叭天線的另一個視圖的結構示意圖；
[0027]圖3是本發明實施例提供的另一種角錐喇叭天線的結構示意圖；
[0028]圖4是本發明實施例提供的一種角錐喇叭天線的設計方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0030]請參見圖1、圖2或圖3，為本發明實施例提供的一種角錐喇叭天線的結構示意圖，包括喇ΠΛ天線本體10和饋源，喇ΠΛ天線本體10包括第一側面101、饋電輸入端102、與所述饋電輸入端相對設置的喇叭開口 103以及與第一側面101相對的第二側面102，第一側面101與第二側面102相對的邊長度分別相等。
[0031]在實現角錐喇叭天線的一個側面與用于饋電的導體平面的共面化之前，需要先設計基本的校準喇叭天線，當天線工作在主模時，口面場在H面呈余弦漸削分布，E面呈均勻分布，因此當角錐喇叭在H面、E面的口面相位差滿足SH= 3/8，SE = 1/4，即相應的ΦΜ,Η= 3π/4, ΦΜ,Ε= π/2時，可獲得最大的遠場增益值。舉例來說，在一種實施方式中，角錐喇叭天線采用的參數為:喇叭長度(即饋電輸入端102的中心至喇叭開口 103中心的距離)為21mm，饋電輸入端102為矩形，其長和寬分別為1.651mm和0.8255mm，相應的，喇叭開口103也為矩形，其長和寬分別為12.466mm和9.902mm,由此確定了角錐喇叭天線的基本結構參數。
[0032]饋源包括導體平面，導體平面通過所述饋電輸入端101向所述喇叭天線本體10饋電，第一側面101平行于導體平面，且設置于導體平面上或者導體平面的延伸面上。
[0033]需要說明的是，第一側面101為喇叭天線本體10貼設于導體平面的一面或者與導體平面拼接的一面。現有的角錐喇叭天線的任一側面均不平行于導體平面，即不與導體平面共面。而在本發明實施方式中，第一側面101平行于導體平面，且設置于導體平面上或者導體平面的延伸面上。
[0034]導體平面是饋源向喇叭天線本體10進行饋電的能量傳輸介質，其可以為波導中的導體平面，也可以是印刷電路板PCB等介質基板上用于部署元器件的一面。
[0035]請一并參見圖1和圖2，在一種實施方式中，饋源為波導20，波導20包括信號輸出端201和導體平面202 ;所述信號輸出端201開口與所述饋電輸入端102開口連通，所述導體平面與所述第一側面在所述信號輸出端201開口處拼接，使所述第一側面101設置于導體平面從所述信號輸出端的開口方向延伸而形成的延伸面上。
[0036]在該實施方式中，喇叭天線本體10和波導20設置于印刷電路板PCB上，所述第一側面在所述喇叭開口處的側邊與所述PCB的邊緣重合。
[0037]具體的，與波導20的導體平面202共面化后的角錐喇叭天線，一般作為整體電路結構中的末級輸出，因此喇叭開口 103外側(輻射方向)不能有多余的PCB。因為在使用時喇叭開口 103外側若存在PCB，且沒有設置相應的接地時，會造成最大輻射方向附近會有明顯的波瓣起伏，并且會導致最大輻射方向偏向PCB所在平面。因此，一般將第一側面在喇叭開口 103處的側邊設置在PCB的邊緣處，即與PCB的邊緣重合。然而，在另一種實施方式中，當喇叭開口 103外側不可避免地設置有PCB時，則可在喇叭開口 103外側進行鋪地，以使喇叭天線的最大增益方向不會出現波瓣起伏和分裂的情況。
[0038]請參見圖3，在另一種實施方式中，饋源包括介質基板30以及設置于所述介質基板30 —面上的平面傳輸線31，介質基板30的一面為導體平面，平面傳輸線31穿過饋電輸入端102并設置于第一側面101上，用于向喇叭天線本體10饋電，第一側面101設置于介質基板30的導體平面上。
[0039]需要說明的是，介質基板30和平面傳輸線31所構成的結構即為共面波導，共面波導的構成原理為:在介質基板30的一個面上制作出中心導體帶(即平面傳輸線31)，并在緊鄰中心導體帶的兩側制作出導體平面，這樣就構成了共面波導。在該實施方式中，介質基板可以為PCB。平面傳輸線31穿過饋電輸入端102，在喇叭天線本體10的腔體內部形成饋電的探針結構(圖未示)，即平面傳輸線31末端彎曲并垂直于第一側面101。
[0040]進一步的，所述第一側面在所述喇叭開口處的側邊與所述導體平面的邊緣重合。具體的，與介質基板30的導體平面共面化后的角錐喇叭天線，一般作為整體電路結構中的末級輸出，因此喇叭開口 103外側(輻射方向)不能有多余的PCB。因為在使用時喇叭開口103外側若存在PCB，且沒有設置相應的接地