喇叭天线 一：
第一、技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，更具体地，涉及一种喇叭天线。
第二、背景技术
现代雷达及通信系统要求天线具有较高定向性，高定向性的发射天线能够实现远距离的探测及通信，高定向性的接收天线可以提高系统的抗干扰能力。
喇叭天线因其所具备的定向性而被广泛应用在雷达及通信系统中。为了进一步提高喇叭的定向性能，现有的一些设计方案在喇叭天线口径上加载了金属栅结构，该种设计方案使得喇叭天线的定向性能仅仅提高了0.78dB，定向性能并没有得到大幅度提高。
针对现有设计方案对喇叭天线定向性能改善不理想的技术问题，目前缺乏有效的解决方法。
第三、实用新型内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种喇叭天线，能够大幅度提升喇叭天线的定向性能。
本实用新型提供了一种喇叭天线，包括波导阻抗匹配段以及由所述波导阻抗匹配段连接的波导输入段和角锥喇叭，所述喇叭天线还包括：引向框和介质覆层，其中，
所述引向框为日字型金属结构;
所述引向框的高度h为0.2λ≤h≤0.3λ，λ为所述喇叭天线的工作中心频率所对应的波长;
所述引向框的四周边框紧贴所述角锥喇叭的口径表面设置;
所述介质覆层位于所述引向框的正上方。
可选地，所述介质覆层距所述角锥喇叭的口径表面0.5λ;
所述介质覆层呈方形，且边长范围处于3λ到5λ的区间。
可选地，所述喇叭天线还包括支撑所述介质覆层的支撑柱，以使所述介质覆层固定在所述角锥喇叭的正上方。
可选地，所述支撑柱的数量包括四个，分别支撑所述介质覆层的四个边角区域，每个支撑的高度相等且大于所述引向框的高度。
可选地，所述喇叭天线还包括顶部开口的长方体外壳;其中，
所述角锥喇叭固定嵌入在所述长方体外壳的内部空间，且所述角锥喇叭的口径表面和所述长方体外壳的顶部开口平面齐平;
所述支撑柱固定在所述长方体外壳的顶部的边缘上，以支撑所述介质覆层并使所述介质覆层位于所述长方体外壳的顶部正上方。
可选地，所述波导阻抗匹配段为三级阶梯过渡形式，以通过所述三级阶梯过渡形式实现所述波导输入段和所述角锥喇叭之间的阻抗变换。
可选地，所述三级阶梯过渡形式按级数从小到大的顺序横截面积依次增大，且所述波导输入段位于所述波导阻抗匹配段的第一级侧壁。
可选地，所述喇叭天线的波导馈电面为所述波导阻抗匹配段与所述波导输入段的连接处表面。
可选地，呈日字型金属结构的所述引向框包括位于中间位置的一字条，所述引向框以所述一字条为对称轴，所述一字条的长度方向和所述波导馈电面相互平行，所述一字条宽为1mm。
可选地，所述波导输入段为矩形波导，所述角锥喇叭为方形角锥喇叭。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型所提供的喇叭天线增加了引向框和介质覆层，其中，引向框为日字型金属结构;引向框高h为0.2λ≤h≤0.3λ，λ为喇叭天线的工作中心频率所对应波长;引向框的四周边框紧贴角锥喇叭的口径表面设置，该引向框结构及设置方式使得天线的定向性得以增强;且介质覆层位于引向框的正上方，以使角锥喇叭出射的电磁波得以在介质覆层和口径表面之间进行反射且使得透过介质覆层的多列电磁波得以同相位叠加，从而提高了天线增益，因而，本实用新型所提供的喇叭天线大幅度提升了定向性能。
第四、附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出本实用新型的喇叭天线透视图;
图2示出本实用新型的喇叭俯视图;
图3示出本实用新型的引向框结构示意图;
图4示出本实用新型的介质覆层结构示意图;
图5示出本实用新型的波导阻抗匹配段及波导输入段侧视图;
图6示出本实用新型的喇叭天线去掉引向框及介质覆层情况下在14.925GHz处的方向性系数方向图;
图7示出本实用新型的喇叭天线在14.925GHz处的方向性系数方向图。
第五、具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。
下面通过附图具体描述本实用新型的实施例。
图1示出本实用新型的喇叭天线。参照图1，喇叭天线不仅包括波导阻抗匹配段1以及由波导阻抗匹配段1连接的波导输入段2和角锥喇叭3，还包括引向框4和介质覆层5，其中，波导输入段2为矩形波导形式，角锥喇叭3为方形角锥喇叭，图2示出了喇叭的俯视示意图，且图2中将角锥喇叭3的口径长记为a'，宽记为b'。
图3示出上述引向框4的结构。参照图1、图2和图3，引向框4包括呈口字型的四周边框以及位于引向框4的中间位置的一字条，引向框4以所述一字条为对称轴，使得引向框4整体上呈日字型的金属结构，一字条41宽为1mm;引向框4的高度h为0.2λ≤h≤0.3λ，λ为喇叭天线的工作中心频率所对应的波长;引向框4的四周边框紧贴角锥喇叭3的口径表面设置，即，图3中所示的引向框4的长a=a'且宽b=b'，引向框4内侧和角锥喇叭3的内侧对齐。该引向框结构及设置方式使得角锥喇叭3的口径表面处电磁场分布发生改变，从而使得天线的定向性得以增强。
图4示出介质覆层5的具体结构。参照图1和图4，介质覆层5位于引向框4的正上方，从而角锥喇叭3的口径表面作为一个反射面，介质覆层5作为一个反射面，角锥喇叭3出射的电磁波得以在介质覆层5和口径表面之间进行反射且介质覆层5的结构和设置方式使得透过介质覆层5的多列电磁波得以同相位叠加，从而提高了天线增益。具体地，介质覆层5的结构和设置方式如下：介质覆层5距角锥喇叭的口径表面0.5λ;介质覆层5呈方形，且两组对边边长a”和b”各自为：3λ≤a”≤5λ，3λ≤b”≤5λ;介质覆层5采用介电常数为10.2、厚度c为60密耳的罗杰斯RO3210板材。
本实用新型提供的喇叭天线通过增加上述引向框4和介质覆层5，使得天线的定向性得以提高，且使得天线的增益得以增大，因而，天线在最大辐射方向上的增益增大，从而使得天线的定向性能得到大幅度提升。
在可选的实施方式中，喇叭天线还包括支撑介质覆层的支撑柱，以使介质覆层固定在角锥喇叭的正上方，支撑柱起到对介质覆层的支撑和固定作用。具体地，支撑柱的数量包括四个，分别支撑介质覆层的四个边角区域，每个支撑的高度相等且大于引向框的高度;支撑柱可以采用介电常数为2.2的玻璃钢材质。参照图1，喇叭天线还可以包括顶部开口的长方体外壳7，其中，角锥喇叭3固定嵌入在长方体外壳7的内部空间，且角锥喇叭的口径表面和长方体外壳7的顶部开口平面齐平;支撑柱6固定在长方体外壳7顶部的边缘上，以支撑介质覆层5并使介质覆层5位于长方体外壳7的顶部正上方，从而实现介质覆层5被固定在角锥喇叭3和引向框4的正上方。
图5示出波导阻抗匹配段及波导输入段侧视图。参照图1和图5，波导阻抗匹配段1为三级阶梯过渡形式，以通过三级阶梯过渡形式实现波导输入段2和角锥喇叭3之间的阻抗变换。具体地，三级阶梯过渡形式按级数从小到大的顺序横截面积依次增大，即，波导阻抗匹配段1包括第一级11、第二级12和第三极13，第一级11的横截面积最小，第一级11和波导输入段2连接，第三极13和角锥喇叭3连接。进一步，波导输入段2可以位于波导阻抗匹配段1的第一级11的侧壁;喇叭天线的波导馈电面8可以为波导阻抗匹配段1与波导输入段2的连接处表面;图3中所示的一字条41的长度方向可以和波导馈电面8相互平行。
上述喇叭天线的工作中心频率为14.925GHz。图6为本实用新型的喇叭天线去掉上述引向框及介质覆层情况下在14.925GHz处的方向性系数方向图，参照图6，此时方向性系数取值为13.94dB;图7为本实用新型的喇叭天线在14.925GHz处的方向性系数方向图，参照图7，此时方向性系数取值为17.95dB，由此可见，方向性系数提高了4.01dB，即达到了28.77%的明显涨幅。需要说明的是，方向性系数是指天线在最大辐射方向上远区某点的功率密度与辐射功率相同的无方向性天线在同一点的功率密度之比，因而，方向性系数很好地表征了天线的定向性能，进而，图6和图7相结合也很好地说明了本实用新型所提供的喇叭天线通过增加引向框和介质覆层，大幅度提升了定向性能。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
喇叭天线 二：
喇叭天线
第一、技术领域
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的用于雷达测量装置，特别是用于雷达物位测量装置的喇叭天线。
第二、背景技术
现有技术公开了雷达测量设备(尤其，雷达物位测量设备)，这种测量设备根据行程时间原理检测处于容器中的填充物(尤其是液体或者颗粒材料)的物位。这种雷达物位测量设备例如配备有喇叭天线，耦合输入的HF信号通过喇叭天线朝向填料发射并且被填料反射。在雷达物位测量设备的收发器组合系统中，检测由填料反射的微波脉冲并通过测量脉冲的行程时间来测定物位测量设备至填料之间的距离。
通常，喇叭天线具有简单和稳定的构造以及非常良好的效率，并且能够成本低廉地制造。然而，一旦天线喇叭的内部出现污垢，则会对喇叭天线的效率产生不利影响。
因此，由现有技术已知的是，需要对这种物位测量设备的天线进行防护以防止由侵害性的测量环境造成的污染和/或腐蚀。例如，通过利用遮蔽物在前部遮盖天线或者利用诸如合成材料等介质填充喇叭来实现防护。
利用遮蔽物对喇叭天线的遮盖尽管可以使天线喇叭免受污垢和侵蚀性介质的侵害，但是这样的喇叭天线仍不适用于过压或者真空环境。
因此，在现有技术中，存在天线喇叭完全被固体介质(例如，合成材料)填充的喇叭天线。这里，为了防止任何不期望的介质沿供应方向渗透并到达电子设备，天线喇叭与填充物之间的间隙必须以压力密封的方式密封。在现有技术中，通常将O形环用作天线喇叭与天线的在沿主发射方向的前部处的区域中的电介质之间的密封件。然而，在天线内部，这些O形环会对供应到它们中的电磁波进行反射，由此将注入的能量中的一部分反射回源(例如，空心导体)，从而导致恶化的回波损耗以及由此更低的天线增益。因此，降低了天线的效率。
反射的能量在雷达装置中产生所谓的伪回波，这导致天线鸣震增大。
已经认识到，这种类型的反射主要由O形环与天线喇叭的填充物之间的不同介电性能引起，且因此O形环的材料对天线的特性产生直接的影响。如果这里出于天线的不同目的而使用不同的密封件和/或O形环，则天线的性能会发生改变。这被认为是不利的。
第三、发明内容
这界定了本发明的目的。
本发明的目的在于进一步改进现有技术中已知的天线，以将任何天线鸣震最小化至尽可能小的程度并消除天线内部的不期望的反射。另外，应当防止天线相对于密封件的各种材料的敏感性。
通过具有权利要求1的特征的喇叭天线实现这个目的。
从属权利要求的目的在于进一步给出有益改进。
根据本发明的用于雷达测量装置(特别是雷达物位测量装置)的喇叭天线包括朝向前部方向发射辐射的天线喇叭、位于后部处的供给装置以及至少部分地填充喇叭天线并在前部处密封喇叭天线的填充物，在填充物与天线喇叭之间布置有至少一个密封件。根据本发明的喇叭天线的特征在于，密封件沿垂直于喇叭天线的主发射方向的径向方向至少部分地布置在天线喇叭的外侧或天线喇叭的虚拟延伸的外侧。喇叭天线中耦合的电磁波通常在填充物内部传播，填充物通常由电介质材料制成，且传播方向一般由天线喇叭的锥形构造预先确定。基于这个事实，通过将密封件至少部分地布置在天线喇叭的外侧和/或天线喇叭的延伸的外侧，能够获得由填充物的材料与密封件的材料之间的边界产生的反射的更独特的性能。
理想地，密封件完全地布置在天线喇叭的轮廓的外侧，使得能够在填充物与密封件之间的边界处完全地避免这类反射。
这里，应当指出，就本申请的意义而言，“密封件至少部分地布置在天线喇叭的外侧或天线喇叭的延伸的外侧”应当被理解为密封件至少部分地布置在线性延伸的外侧，或在天线喇叭的轮廓中断的情况下，至少部分地布置在这个轮廓的线性延伸的外侧。
原则上，任何适当的材料均可被用作用于密封天线喇叭与填充物之间的间隙的密封垫。然而，当密封件被构造成O形环时，可以实现特别简单的实施例，这是因为在多个实施例和材料中，在市场上容易获得这种O形环。
当将密封件布置在凹槽中时，就可以实现密封件相对于天线喇叭和填充物的期望布置以及密封件在天线喇叭的外侧和/或天线喇叭的延伸的外侧的巧妙布置。这类凹槽可例如设置在天线喇叭和/或填充物中。
例如，在密封件附近，天线喇叭可至少具有沿径向方向向外指向的附接部。这类附接部可例如被构造成沿径向方向向外指向的台阶和/或环形凹槽，台阶包括沿主发射方向延伸的环形套环。通过这种附接部，可以使用简单的装置针对一个或多个密封件产生容纳座，就本申请的意义而言，容纳座布置在天线喇叭的外侧和/或天线喇叭的虚拟延伸或延续的外侧。
通过向外突出的台阶，还可以获得对填充物的机械支撑，且因此可以确保增大天线整体的强度以抵抗压力。
此外或可替代地，在密封件附近，填充物可具有用于至少部分地容纳密封件的凹槽。例如，有利地，天线喇叭在沿主发射方向的前部区域中具有向外突出的附接部，附接部也被填充物的材料填充，但位于天线喇叭的虚拟延伸的外侧。用于容纳密封件的凹槽可布置在填充物的该区域中，使得能够以简单的方式获得密封布置。
为了确保填充物在天线喇叭内部尽可能对称和居中，还可以在天线喇叭与填充物之间布置环形定心环。定心环也可布置在天线喇叭的向外突出的凹槽中，定心环可被构造成O形环，以确保设计简单。
为了确保电磁波在填充物中的居中耦合，这里可例如将定心环布置在填充物的面向供给装置的末端部分中。以此方式，确保了填充物相对于供给装置的居中对齐。
在下文中，参考附图并根据实施例对本发明进行说明。
除非另有规定，相同的附图标记表示具有相同功能的相似结构元件。
第四、附图说明
图1图示了喇叭天线的第一实施例的沿主发射方向的纵截面的立体图。
图2图示了图1的喇叭天线的位于沿主发射方向的前部处的区域的替代实施例。
图3图示了图1的喇叭天线的位于沿主发射方向的后部处的区域的替代实施例。
图4图示了在电磁波传播时由本发明的测量产生的效果的可视图。
第五、具体实施方式
图1示出了喇叭天线1的沿主发射方向的纵截面的立体图。喇叭天线1的天线喇叭3基本上被构造为具有锥形构造的金属罩，在金属罩的沿主发射方向HA的前部处，布置有向外突出的台阶11，台阶具有沿主发射方向HA延伸的环形套环12。这里通过向外突出的台阶11以及套环12，在天线喇叭3的前部处形成有圆柱形部分，在本实施例中，类似于天线喇叭3，圆柱形部分几乎完全被填充物7填充。填充物7在沿主发射方向HA看时的后部区域处被构造为锥形，并且具有在朝向供给装置5的方向上延伸并形成在喇叭天线1的后部(空心导体的前部)处的尖端。
在沿主发射方向HA的前部处，填充物7包括凸形的暴露表面19，暴露表面19通过透镜效应实现喇叭天线1的方向特性。填充物7经由第一O形环91和第二O形环92相对于环形套环12在周向上密封，在本实施例中，第一O形环91和第二O形环92布置在位于填充物7中的两个环形凹槽71和72中。如图1所示，两个凹槽71和72以及布置在其中的O形环91和92至少部分地布置在天线喇叭3的线性延伸V的外侧。在本实施例中，第一O形环91的大约50%布置在线性延伸V的外侧，且第二O形环92完全布置在线性延伸V的外侧，使得在填充物7与O形环91、92之间的边界处显著地减小了对电磁波的反射。
通过台阶11，在朝向后方的方向上在周向上支撑填充物7，从而增大了喇叭天线1的抗压性。
为了实现填充物7相对于被构造为空心导体的供给装置5的居中对齐，还在天线喇叭3与填充物7之间布置有环形的定心环15，在本实施例中，定心环15也被构造为O形环。同样，为了减小定心环15处的反射或完全地避免反射，如有可能，定心环15包括天线喇叭3的向外径向地突出的第三凹槽33，使得定心环15也至少部分地离开电磁波的传播区域。在本实施例中，为了确保填充物7在天线喇叭3的内部正确地对齐，在天线喇叭3与径向地向外突出的台阶11之间的过渡部分处设置有在周向上向内突出的定心支架16，定心支架16用于调整喇叭天线1的前部部分中的填充物7与天线喇叭3之间的距离。
图2示出了图1的喇叭天线1的前部部分的替代实施例。
图2的替代实施例示出了环形的套环12，套环12具有增大的壁厚，使得第一凹槽31和第二凹槽32可在周向上设置在套环12中以容纳第一O形环91和第二O形环92。
以此方式，此时填充物7的材料可被构造为不具有凹槽，从而进一步减小潜在的边界反射。与图1所示的实施例相反，根据图2，O形环91和92布置在天线喇叭3的延伸V的外侧，使得这里可以特别有效地减小干扰。图2再次清楚地示出了用于在前部区域中确保填充物7相对于天线喇叭3的对齐的环形定心支架16。
图3示出了图1的喇叭天线1的在沿主发射方向HA看时的后部部分的替代实施例。
根据图3的实施例的本质上的不同之处在于，填充物7相对于天线喇叭3(特别是相对于被构造为空心导体的供给装置5)的任何定心不是通过布置在向外突出的凹槽中的O形环来实现，而是通过在周向上设置在填充物7上的附接部75来实现。附接部75也可以实现填充物7相对于供给装置5的居中对齐，且通过附接部75可以在填充物7的整个长度上调整填充物7与天线喇叭3之间的期望空气间隙17。与在内部布置有O形环的环形凹槽相比，合适的附接部75降低了生产成本，且因此可以在更低的成本下获得同等良好的结果。
图4示出了电磁波在喇叭天线1内部的传播的示例。通过使用具有根据图1的前部部分以及根据图3的后部部分的喇叭天线1的示例来说明图4所示的传播。从图4的图示中可以看出，在喇叭天线1内部的O形环91和92以及附接部75处，仅可以分辨出对电磁波的传播的轻微干扰，由此非常好地实现了根据本发明的效果。
附图标记列表
1喇叭天线 3天线喇叭
5供给装置 7填充物
9密封件 11 台阶
12 套环 15 定心环
16 定心支架 17 空气间隙
19 暴露表面 31 天线喇叭的第一凹槽
32 天线喇叭的第二凹槽 33 天线喇叭的第三凹槽
71 填充物的第一凹槽 72 填充物的第二凹槽
75 附接部 91 第一O形环
92 第二O形环HA 主发射方向
R径向方向 V延伸
喇叭天线 三：
介质喇叭天线
第一、技术领域
本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种介质喇叭天线。
第二、背景技术
目前市场上的车载式和便携式卫星天线主要以单偏置反射面天线结构为主要形式，其馈源结构以波纹喇叭为主，但是波纹喇叭的波纹加工工艺复杂，加工成本较高。另外随着卫星技术的发展，各国的卫星应用在C/X/Ku频段的工作频谱已经进入饱和状态，正在逐步向Ka频段发展，而对于Ka频段的天线馈源的工艺要求更加严格，难度系数也更高。
喇叭天线由于结构简单、方向性好，因此广泛应用于各个领域，在此基础上，通过在喇叭天线内壁上涂一层介质以形成介质喇叭天线可减小波束宽度，提高增益。
本申请的发明人在长期的研究中发现，现有的介质喇叭天线普遍旁瓣电平较高、增益较低。
第三、发明内容
有鉴于此，本申请提供一种介质喇叭天线，能够提高介质喇叭天线的方向性和锥削幅度，降低旁瓣电平。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种介质喇叭天线，所述介质喇叭天线包括波导以及与所述波导耦接的天线本体，所述天线本体包括天线口面，其中，所述天线口面设置有向外延伸的第一介质部，所述第一介质部的辐射面为球形曲面。
其中，所述波导包括第一侧壁，所述第一侧壁围设成管状以形成相对的第一开口端和第二开口端，所述天线本体包括第二侧壁，所述第二侧壁围设成喇叭状以形成相对的第三开口端和第四开口端，其中，所述第三开口端的开口面积小于所述第四开口端的开口面积，所述第三开口端与所述第二开口端耦接;
所述介质喇叭天线还包括第二介质部，所述第二介质部与所述第一介质部连接，且所述第二介质部的外侧壁与所述天线本体的所述第二侧壁贴合。
其中，所述介质喇叭天线还包括第三介质部，所述第三介质部与所述第二介质部连接，且延伸至所述波导的空腔内，所述第三介质部的厚度沿靠近所述第二介质部的方向逐渐增大。
其中，所述第一介质部、所述第二介质部以及所述第三介质部一体成型。
其中，所述第三介质部的厚度沿靠近所述第二介质部的方向呈线性增大或呈阶梯增大。
其中，所述波导为圆波导，所述天线本体为圆锥天线本体。
其中，所述第三介质部的长度与所述第三介质部和所述第二介质部接触面的直径比值范围为2～4。
其中，所述天线口面的直径与所述第一介质部的所述辐射面的半径比值范围为0.5～0.7。
其中，所述介质部的材料为绝缘材料。
其中，所述绝缘材料为特氟龙或聚丙烯。
本申请的有益效果是：本申请中的介质喇叭天线包括波导以及与波导耦接的天线本体，天线本体包括天线口面，天线口面设有向外延伸的第一介质部，第一介质部的辐射面为球形曲面。本申请通过将第一介质部的辐射面设置为球形曲面，能够提高对电磁波的汇聚能力，从而提高介质喇叭天线的方向性和锥削幅度，降低旁瓣电平。
第四、附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本申请介质喇叭天线一实施方式的结构示意图;
图2是现有光壁喇叭天线一实施方式的结构示意图;
图3是图1中的介质喇叭天线和图2中的光壁喇叭天线在频点为20.7GHz的归一化方向图;
图4是图1中的介质喇叭天线和图2中的光壁喇叭天线在频点为30.5GHz的归一化方向图。
第五、具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参阅图1，图1是本申请介质喇叭天线一实施方式的结构示意图，该介质喇叭天线10包括：波导11以及天线本体12，天线本体12与波导11耦接，波导11用于引导电磁波，并将电磁波传输至天线本体12。
天线本体12包括天线口面121，天线口面121设置有向外延伸的第一介质部13，第一介质部13的辐射面为球形曲面。具体地，第一介质部13的辐射面至少部分将波导11传输的电磁波辐射出去而形成自由空间内的电磁波，或进行相反的变换;第一介质部13的辐射面是球形曲面，具体地，第一介质部13的辐射面不是一个完整的球面，而是完整的球面上的部分曲面，延长第一介质部13的辐射面可以形成一个完整的球面。可选的，第一介质部13的辐射面小于半球形曲面。
现有技术中，介质喇叭天线填充的介质部的辐射面一般是椭圆形，而本申请将第一介质部13的辐射面设置为球形曲面，相比椭圆形曲面汇聚电磁波的功能更强，电磁波到达天线口面121处的相位基本能够一致，减少了相位差，因此可提高介质喇叭天线10的方向性和锥削幅度、降低旁瓣电平、减小波束宽度，提高天线增益。
继续参阅图1，波导11包括第一侧壁111，第一侧壁111围设成管状以形成相对的第一开口端1111和第二开口端1112，天线本体12包括第二侧壁122，第二侧壁122围设成喇叭状以形成相对的第三开口端1221和第四开口端1222(天线口面121)，其中，第三开口端1221的开口面积小于第四开口端1222的开口面积，第三开口端1221与第二开口端1112大小相同且耦接在一起，从而实现波导11与天线本体12的耦接。可选的，第一侧壁111和第二侧壁122的材料均为金属材料，例如铜、铝、铁等。其中，第二侧壁122的可以被加工成各种形状，例如图1中便于加工的线性，或者阶梯状，或者曲线状。
介质喇叭天线10还包括第二介质部14，第二介质部14与第一介质部13连接，且第二介质部14的外侧壁与天线本体12的第二侧壁122贴合，即第二侧壁122包围第二介质部14。通过将第二介质部14设置为被天线本体12的第二侧壁122包围，可以进一步提高介质喇叭天线10的方向性，减小波导11传输到天线本体12处的电磁波的泄露。
其中，第二介质部14采用粘性材料或卡扣的方式与第二侧壁122贴合，值得注意的是，当第二介质部14采用粘性材料与第二侧壁122贴合时，该粘性材料是导电材料。可选的，第二介质部14将天线本体12填满，即，第二介质部14从天线本体12的第三开口端1221延伸至第四开口端1222。
继续参阅图1，介质喇叭天线10还包括第三介质部15，第三介质部15与第二介质部14连接，且延伸至波导11的空腔内，也就是说，第三介质部15、第二介质部14以及第一介质部13依次连接，其中为了便于加工，第三介质部15、第二介质部14以及第一介质部13一体成型，即可以采用模具一次加工完成，既便于加工，也便于安装到波导11和天线本体12中。
同时，第三介质部15的厚度沿靠近第二介质部14的方向逐渐增大。具体地，第三介质部15的厚度沿靠近第二介质部14的方向呈线性增大(如图1所示)，或呈阶梯增大，或呈曲线增大，或呈其他形状增大，关于第三介质部15的厚度变化形式在此不限制，只要其厚度沿靠近第二介质部14的方向增大即可。值得注意的是，通过将第三介质部15的厚度设置成沿靠近第二介质部14的方向逐渐增大，也就是说，第三介质部15的阻抗沿靠近第二介质部14的方向逐渐增大，从而可以减少从波导11传输至天线本体12中电磁波的反射，改善介质喇叭天线10的传输特性。
在一应用场景中，波导11为圆波导，天线本体12为圆锥天线本体，在该应用场景中，第三介质部15和第二介质部14接触面为圆形。可选的，在该应用场景中，第三介质部15的长度与第三介质部15和第二介质部14接触面的直径比值范围为2～4，天线口面121的直径与第一介质部13的辐射面的半径比值范围为0.5～0.7。可选的，在该应用场景中，波导11的直径为13.4毫米，天线口面121的直径D为52.7毫米，第三端口部1221至第四端口部1222的最短距离L为20毫米，第一介质部13的辐射面的半径为0.6*D。
当然，在其他应用场景中，波导11也可以为矩形波导，天线本体12为角锥天线本体。
其中，第一介质部13、第二介质部14以及第三介质部15的材料为绝缘材料，例如特氟龙(聚四氟乙烯)、聚丙烯等，当然在实施方式中，第一介质部13、第二介质部14以及第三介质部15的材料还可以为一些具有较小介电常数的电介质。
为了对本申请介质喇叭天线10做进一步描述，下面对比介质喇叭天线10和光壁喇叭天线20。
光壁喇叭天线20的结构如图2所示，光壁喇叭天线20除了未填充有介质部外，其结构、材料、尺寸均与介质喇叭天线10相同。
参阅图3和图4，图3是介质喇叭天线10和光壁喇叭天线20在频点为20.7GHz的归一化方向图，图4是介质喇叭天线10和光壁喇叭天线20在频点为30.5GHz的归一化方向图。其中图3中的曲线31为介质喇叭天线10的归一化曲线图，曲线32为光壁喇叭天线20的归一化曲线图;图4中的曲线41为介质喇叭天线10的归一化曲线图，曲线42为光壁喇叭天线20的归一化曲线图。
从图3和图4可以看出，填充了介质部的介质喇叭天线10的电磁波的辐射方向较光壁喇叭天线20的方向更加集中，且旁瓣电平更低，同时介质喇叭天线10的天线锥削电平比光壁喇叭天线的天线锥削电平更低。且经过实验获知，在频点为20.7GHz的应用场景中，介质喇叭天线10的增益大概为16.1dBi，光壁喇叭天线20的增益大概为11.0dBi;在频点为30.5GHz的应用场景中，介质喇叭天线10的增益大概为15.8dBi，光壁喇叭天线20的增益大概为13.1dBi。
在一个具体的实验中，主发射面为ka频段、1.2米单偏置抛物面天线，工作频率为30～31GHz(Tx)，20.2～21.2GHz(Rx)，极化方式为右旋圆极化，当主反射面所用的馈源分别为介质喇叭天线10、光壁喇叭天线20时，各自的传输特性如下表1所示。
表1光壁喇叭天线20和介质喇叭天线10的传输特性对比表
从上表看出，在Rx段，介质喇叭天线10相比光壁喇叭天线20，其增益能够提高约0.9dB，效率能够提高约12%。
总而言之，区别于现有技术的情况，本申请中的介质喇叭天线10包括波导11以及与波导11耦接的天线本体12，天线本体12包括天线口面121，天线口面121设有向外延伸的第一介质部13，第一介质部的辐射面为球形曲面。本申请通过将第一介质部13的辐射面设置为球形曲面，能够提高对电磁波的汇聚能力，从而提高介质喇叭天线10的方向性和锥削幅度，降低旁瓣电平。
以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
喇叭天线 四：
防腐型喇叭天线
第一、技术领域
本实用新型涉及雷达物位计，尤其涉及腐蚀、压力、强蒸汽等复杂工况下的脉冲雷达物 位计的应用，属于物位测量技术领域。
第二、背景技术
现代工业物位测量应用中，脉冲雷达物位计作为一种非接触式雷达物位计，在物位测量 中有广泛的应用。脉冲雷达物位计的工作原理是：脉冲电磁波由天线发射，到达被测物表面， 在被测物表面反射并被天线接收;通过计算发射和接收电磁波的时间差就能计算出仪表到被 测物表面之间的距离。天线作为电磁波的发射和接收装置，其结构影响发射和接收信号的强 弱，决定仪表能否正常工作。
脉冲雷达物位计在测量过程中，环境条件会对仪表，尤其是对天线产生较大的影响。部 分被测介质具有强蒸汽，且带有强腐蚀的特性，如各种高温的强酸;甚至有的工况环境还有 一定的气体压力。
由于强蒸汽对电磁波传输具有很强的衰减作用，所以采用的仪表一般都是大口径大接收 面积的喇叭状雷达天线;腐蚀性的环境则要求防腐材料制成的天线;有气体压力要求的工况 下，在仪表必须具备耐压密封的性能。
现有的喇叭天线，天线尺寸可以做得比较大，接收回波信号的能力强，金属材质的过程 连接耐压性能也不错，但是却不具备防腐的特征，由于增加防腐层的工艺比较复杂，若仍采 用原有的在喇叭天线小口径端安装法兰的结构，会增加制造工艺的困难度。
而针对一般腐蚀性环境下设计的防腐天线，由于防腐材质做成的全密封结构天线决定了 天线尺寸不能做得很大，所以接收信号的能力有限，且防腐材料制成的过程连接导致耐压性 能也不足。
所以现有的型号已经不能满足在强蒸汽、带压的腐蚀性环境下正常工作了。
第三、实用新型内容
为克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种防腐抗压型喇叭天线，包括振子、 喇叭状天线、防腐层和法兰等四大部件。该喇叭天线和现有技术最大的区别在于采用法兰下 置方式，即法兰置于喇叭下方的过程连接方式，将喇叭天线与待测设备连接，并于喇叭天线 的内侧与法兰的下表面内衬防腐材料，这一技术改进可以使喇叭天线在保持原有的技术特征 外，同时能满足防腐的要求，并易于加工生产。
为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种防腐型天线，其特征在于，包括一法兰，所述天线为喇叭天线，喇叭天线与法兰连 接，喇叭天线内表面及法兰下表面设有防腐层。
所述法兰置于喇叭天线的大口径端。
所述防腐层通过贴合或喷涂的方式附加在喇叭天线的内表面及法兰下表面。
所述防腐层采用低介电常数的防腐材料。
所述喇叭天线还包括一振子，位于所述喇叭天线小口径端中心。
所述振子材质为PTFE或PP或PE或F46。
所述法兰为金属法兰。
所述喇叭天线材质为铝合金或金属。
法兰将喇叭天线与待测设备固定连接。
综上所述，本实用新型提供的防腐型喇叭天线，其防腐层在有效保护保证天线不受强酸 强碱腐蚀的同时，其低介电常数材料也不影响信号的发送和接收;法兰下置的喇叭天线结构， 其内表面(即与待测设备内部腐蚀性气体接触的面)结构不复杂，易于添加防腐层，且法兰 式过程连接能抵抗较大的压力，拆卸方便;喇叭天线大口径尺寸可保证在环境对电磁波信号 造成衰减的情况下仍能有效的聚集和接收信号，与现有技术相比，本实用新型对复杂工况具 有更强的适应性，在保证信号接收强度的同时，满足防腐、抗压的条件，并易于加工生产。
第四、附图说明
图1为现有技术中采用法兰安装方式的喇叭天线的结构半剖图;
图2为本实用新型喇叭天线的结构半剖图。
其中：1-振子;2-喇叭天线;3-防腐层;4-法兰。
第五、具体实施方式
下面通过具体实施例结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1为现有技术中采用法兰安装方式的喇叭天线结构半剖图，法兰位于喇叭天线上方。 这种结构的天线尺寸可以做得比较大，接收回波信号的能力强，耐压，但是却不具备防腐的 特征。同时，因法兰的连接处在喇叭天线的小口径端，对该端的加工生产也增加了难度。
图2为本实用新型喇叭天线的结构半剖图，采用法兰下置方式。如图2所示，天线由铝 合金或金属制成大口径喇叭状，起到对电磁波的发射和接收的集中作用，强化电磁波的发送 和接收信号;该喇叭天线2的小口中央设置有振子1，负责发送和接收电磁波，振子1的材 质可以选用PTFE、PP、PE和F46等;在喇叭天线2的内表面、振子1外表面以及法兰下表 面，覆有一层由PTFE、F46等防腐材料制成的防腐层3，在本实施例中是贴合的方式施加， 本领域技术人员也可以通过喷涂等其他方式增加防腐层3，本实用新型不以此为限;喇叭天 线2的大口端与法兰4连接，法兰置于喇叭下方，将喇叭天线固定连接在待测设备上，进行 对待测设备内物质的物位测量。
