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TEM喇叭阵列天线
高功率电磁脉冲的辐射日益成为研究的热点
EMP模拟器
Impulse雷达
HPM武器
对天线的要求
很低的频率分量
特别的波形
对
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两种馈电结构的输入阻抗 Zin在图5中给出。其中频率f0的定义是图1
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所示格子尺寸严格等于其波长，即dx dy 0。当频率增加超过 f0时，
出现八个可见的栅瓣，在每个半空间有四个可见的栅瓣，同时使输入
阻抗Zin发生不连续变化。当频率增加超过 2f0时，出现第二组可见
的栅瓣同时使输入阻抗 Zin发生不连续变化。尽管有栅瓣出现，输入
阻抗还是保持在预期的 60 附近，进一步确认了自补天线的与频率
无关特性。如预料的那样，图 4b的结构更接近于理想馈电点源，给
出近似的自补结构。
当平面双锥阵列天线作为发射天线同相馈电时，直到频率为 f0，
在两个垂直阵面方向各辐射一半的功率，类似地，当馈电点接的负载
是60 时，作为接收天线每一边将接收正入射平面波一半的功率。
图6给出了宽边正入射、负载为60条件下，接收功率、前向散射功率、后前向散射功率，在没有栅瓣的区域，接收功率非常接近常数
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。
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12，这是自补结构与频率无关特性的自然结论。然而，当频率增
加超过f0时，入射波在锥平板上感应的电流分布形式将变化，虽
然总得宽边散射功率保持不变（50%），剩余50%的功率进入栅瓣，
只有很少功率被吸收。对于斜入射，在低频时接收功率几乎保持
为常数，当频率高于 fGL f0(1 sin0)出现栅瓣时吸收功率迅速降
低（参见图 1，0是入射角）。这样一来，尽管平面双锥阵列天线
输入阻抗与频率无关，但是，其工作频率上限受栅瓣频率 fGL限制。
在高于fGL频率上虽然输入阻抗基本上接近 0 2，但是辐射功率不
再进入主波瓣，而是进入栅瓣。图 6中还给出了阵元不相连接的
平面双锥阵列天线的接收功率（参见图3c）。相邻天线单元之间的
空气缝隙是 0 10，馈电点的结构如图 4b。很明显，从计算结果看
到阵元之间互相连接对低频分量的辐射和接收都非常重要。
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TEM喇叭阵列天线的频率响应
TEM喇叭天线可以看成是开路平行板传输线末端展开形成的。它
是最常用的超宽带辐射和接收天线，但是，它作为阵列天线的单元天
线的性能尚不清楚。下面给出 dx dy 0，喇叭张角 35,60,120情
况下天线阵列的有关数据。
在低端频率张角对 TEM喇叭天线的输入阻抗没有影响，它仅是单
元天线的函数。对于方形格子，当 f f0，输入阻抗为 0 2。因此,
在计算天线阵列接收频率响应时，要在图 4b所示的馈电点处接入
0 2的负载阻抗。图 7给出了平面双锥阵列天线和 35,60,120的
TEM喇叭阵列天线的正入射接收功率。如所预料，做接收天线时喇叭
张角越小，耦合到负载上的入射功率越多。但是，频率响应的幅值越
不均匀，呈现随频率增加而振荡的特性。在发射情况下，根据互逆原
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35,60,120的TEM喇叭阵列天线的正入射接收功率
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理+z方向的辐射功率等于单位1减去图7所示值的差。频率响应中的峰值对应着喇叭长度等于半波长的整数倍的频率。
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图8. 60的TEM喇叭阵列天线在 0,30,60入射情况下的(a)接收功率和(b)相位
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图7指出，在频率低于 f0的范围内，可以用 TEM喇叭单元天线改进
天线阵的方向性。但是，频率上限还是受到栅瓣频率和入射角的限制。
对于超宽带发射机，这就意味着，必须选择阵列