[科普中国]-加脊喇叭天线

用中心脊对波导加载，由于降低其主模的截止频率而能加宽波导的可用频带。图1（a）和（b）分别绘出了具有单脊和双脊的矩形波导。非常薄的脊或鳍也2能有效地作为中心脊加载，它可用外敷金属的陶瓷片构成，便于安装并联电路元件，如图1（c）所示。放置介质材料也能降低其截至频率，但这并不能加宽频带，反而增加了损耗。1

加脊波导

喇叭天线就是由开路波导扩展而来，那么加脊喇叭天线同理也足由加脊波导终端开口渐变增大而得到的。研究加脊波导的特性成为设计加脊喇叭大线的关键。

脊波导分为单脊波导和双脊波导，矩形波导主模是TE10模，而在其中加入寄生脊并没有使波导的主模发生变化，只是在脊边沿处加入了对场的扰动（即容性加载），使波导主模频带得到扩展，主模截止波长变长，从而使单模传输带宽可以达到数倍频程。另外，由于存在容性加载，波导特性阻抗人大降低，所以脊波导也适于用作高阻抗的矩形波导到低阻抗的同轴线或微带线的过渡。2

同轴馈电的双脊或Vivaldi****喇叭

将双脊结构从波导延伸到棱锥喇叭，如图2所示，可使喇叭的频带加宽许多倍。用一种四脊喇叭连接双馈四脊方波导，能提供宽于6：1的正交双线极化频带。

组成

加脊喇叭天线由激励段、脊波导段、加脊喇叭段组成。

激励采用同轴-脊波导变换器，和同轴-波导变换器相似，但也有一定的区别。普通波导的阻抗远大于同轴线的阻抗，所以内导体必须深入波导内远离波导壁的地方，以防止失配；而脊波导的阻抗与同轴线的阻抗一致，要求同轴线的外导体连接在脊波导(宽)边上，内导体延伸至相对的脊内达到匹配，形成单极辐射器。设计时应加后短路板，形成后腔。调节激励端与后短路板的距离和短路段的脊高，对展宽变换的带宽起很大作用。

波导的频带并不宽，不到倍频程。为了能实现宽频带工作，采用脊波导，由于脊棱边缘电容的作用，主模的截止频率比不加脊的波导要低，而次主模的截止频率却比不加脊的波导高，使得脊波导的单一模工作带宽可以达几个倍频程。脊的高度越低，主模的截止频率越低，等效阻抗也越低。

喇叭张开的部分，喇叭壁设计与常规喇叭相似，脊按指数形式张开。3