什么是天线的张角？

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要提高波导的辐射效率和波束的方向性，通常需要为波导增加一个扩展的口径，把波从波导内的突变过渡变为渐变过渡，让前向的能量尽可能多地辐射出去。

这种扩展就叫喇叭的张角，利用这个原理制成的就是喇叭天线。如下图所示给出了喇叭天线的模型，可以清楚看到喇叭的扩展部分。

喇叭天线的工作频率范围大约在 300 MHz 到 30 GHz ，覆盖 UHF 和 SHF 频段。

波束能量平缓地转变成辐射时，损耗会减小，聚焦效果会变好。可以将喇叭天线看作一个被扩展的波导，这种结构能够提升方向性、减小绕射。

常见的喇叭配置主要有三种。

扇形喇叭只在一个方向上扩展。如果在电场矢量方向扩展，得到的是 E 面扇形喇叭；如果沿磁场矢量方向扩展，则形成 H 面扇形喇叭。

角锥喇叭在矩形波导的两个方向同时扩展，也就是 E 面和 H 面都进行扩展，外形呈截顶四棱锥。

圆锥喇叭是将圆波导的壁向外扩展而成，可以看作圆波导的自然延续。

扩展的作用是让天线阻抗与自由空间阻抗匹配，从而改善辐射，避免驻波的产生，同时提供更高的方向性和更窄的波束宽度。这种被扩展的波导在技术上常称为电磁喇叭辐射器。

喇叭的张角是一个需要仔细选择的关键参数。如果张角过小，辐射出的波前会呈球面而非平面，导致波束的定向性变差。因此，张角存在一个最佳值，并且与喇叭的长度密切相关。

喇叭天线还可以和抛物反射面天线组合，形成一些特殊类型，例如卡塞格伦喇叭天线和猪背式喇叭天线（也称三折式喇叭反射器）。

卡塞格伦喇叭天线利用底部较大的抛物面收集电波，并使其向上 45 度反射，碰到顶部表面后再反射到焦点。它的增益和波束宽度与常规的抛物面反射天线相当。

猪背式喇叭天线则是由一个抛物柱面连接到角锥喇叭，波束到达喇叭顶点，构成一种低噪声微波天线。这种天线有一个突出的优点：即使天线绕自身轴线旋转，接收点位置也不会发生移动。

喇叭天线的辐射方向图为球面波前。

电磁波从口面辐射出去，衍射被降到很低，扩展结构使波束保持聚焦，因此具有很高的方向性。

整体上看，喇叭天线的副瓣很小，阻抗匹配良好，能提供更高的方向性和更窄的波束，同时避免了驻波。

它的不足主要在于，方向性强弱直接取决于张角的设计，而且张角和扩展长度都不能取得太小。

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