● 摘要
收发天线是微波辐射计定标源发射率测量系统的重要组成部分。定标源发射率测量的特殊性要求天线具有良好的轴对称性辐射方向图、相位中心位置明确、低副瓣、体积小等性能，波纹喇叭天线是可以满足系统要求的天线形式之一。本文的重点集中在设计一种较易加工又能够满足指标的波纹喇叭天线。我们采用波模耦合法和场匹配法以及口面场积分法等分析方法对波纹喇叭进行分析。根据系统增益要求，设计天线口面尺寸；确定口面后，为了缩短小张角波纹圆锥喇叭天线的径向长度，设计中采用了余弦内壁廓线波纹喇叭形式；在波纹的设计方面，考虑到便于加工，采用的是垂直于轴的环向开槽设计；测试系统还要求距口面800mm处时，天线辐射主波束宽度小于150mm，所以采用透镜进行聚焦。通过CST、HFSS两种软件对组合天线的仿真和优化，同时利用惠更斯原理对CST仿真所得的天线口面场数据，由口面近场外推得到测试面的焦面场分布，最终达到了轴对称性良好、相位中心明确、副瓣低的设计要求。天线测试中采用了近场平面扫描法对天线近场辐射的场分布进行了实际测量，并使用矢量网络分析仪测量了天线的S参数，测量结果基本达到了系统指标要求，从而保障了定标源辐射特性测量的精度。通过对天线的测量结果和仿真结果的进一步分析，我们发现这种余弦内壁廓线波纹透镜组合天线的性能还有很大改进空间，作者在本文的最后对这种天线的设计方案提出了一些新的修正改进方法。