基于HFSS的宽带喇叭天线设计开题报告

1. 研究目的与意义

喇叭天线属于口径面天线由于本身的整体性能所具有的结构简单、馈电简便、频带较宽、功率容量大和高增益等优点，在目标识别成像、隐身与反隐身、遥测遥感、地下目标探测以及短距离高速无线通信等领域具有广泛应用。本课题研究四种形式的喇叭天线，其中心工作频率在6GHz，相对带宽达到60%，电压驻波比在整个频带低于1.5，方向性好。

通过喇叭天线设计的尺寸、相关计算公式及仿真图形得出，该喇叭天线的增益系数，天线的相对带宽，是否属于宽带天线的范畴，并通过实际的检测实验得出天线的效率。从而判断该天线具有良好的方向性，且结构简单，效率较高，适合于X 波段微波信号的检测，这对小功率微波信号接收天线的设计有很好的借鉴和参考价值。

2. 国内外研究现状分析

美国和俄罗斯是世界上该领域研究较先进的国家，并提出了许多具有创造性的天线模型。其中美国从事这个方面研究的主要有Phillips国家研究室、sandia国家实验室、Power Spectra公司和Farr Reaearch公司。其中Farr Research公司研制出标准增益锥形双脊喇叭天线。

俄罗斯从事时域超宽带喇叭天线研究的主要有大电流电子学研究所和电物理研究所，分别开展了哈尔姆斯提出的大电流辐射器天线、超宽带TEM喇叭天线和组合天线阵列地研究，功率辐射效率达到70%.

国内的宽带技术起步较晚，对宽带天线的研究理论并不十分成熟，但也达到了迅速发展。多种超宽带喇叭天线的研究与不同应用领域的探索，对宽带加脊喇叭做了一些研究，但大都难以满足宽带系统对于天线苛刻的要求，特别是很难具有稳定的相位中心。目前也有几所大学和研究所开始对超宽带喇叭天线技术进行研究，但是无论理论还是技术应用上还远远落后于国外。

3. 研究的基本内容与计划

口径天线是各类天线中能获得高增益的一种天线，喇叭天线是口径天线中的一种，是1ghz 以上频段广泛使用的一类微波天线。喇叭天线之所以经常被用来接收信号，是因为它具有很强的方向性，通常能够减小其他不必要方向的噪声因素的影响，增强在它指向范围内的信号强度。喇叭天线包括喇叭和波导，它是由波导激励的开口喇叭。喇叭天线的基本形式是由矩形波导和圆形波导的开口面逐渐扩展而成的，波导管横截面呈矩形的称为矩形喇叭，波导管横截面呈圆形的称为圆形喇叭，矩形喇叭天线根据波导横截面的不同分为扇形喇叭天线和角锥喇叭天线，其中扇形喇叭天线又分为 h面扇形喇叭天线、e面扇形喇叭天线和角锥喇叭天线。本课题。通过hfss v15 分别对其进行计算并建模、仿真，分析得出各个喇叭的性能参数，研究四种形式的喇叭天线,其中心工作频率在6ghz,相对带宽达到60%。电压驻波比在整个频带低于1.5，方向性好。

计划：

（一）二月：资料查询，方案设计

4. 研究创新点

利用三维电磁仿真软件hfss 设计了几种种喇叭天线，适合于小功率微波检测系统中使用。

通过研究对几种天线的主要设计参数进行了说明,并利用hfss 实现了天线的s 参数、方向性、驻波比和3d 远场辐射图的仿真。

通过理论分析和实际的实验验证，得出天线的工作效率，且该天线结构简单、辐射方向性好，对小功率微波信号接收天线的设计有很好的借鉴作用。