喇叭天线是一种应用广 泛的微波天线，其优点是结构简单，频带宽，功率容量大，调整与使用方便。合理地选择喇叭尺寸，可以获得良好的辐射特性、相当尖锐的主瓣、较小副瓣和较高的增益。因此，喇叭天线应用非常广泛，它是一种常见的天线增益测试用标准天线。
矩形口径喇叭天线通常称为角锥喇叭天线，由矩形波导E面和H面的两壁张开而成的，其辐射特性基本上是E面和H面扇形喇叭的结合，其结构如下图所示。这里分别用a和b表示矩形波导的宽和高，用a1和b1表示喇叭口径在E面和H面的边长，用ρe和ρh表示喇叭口径在E面和H面的斜径，用ρ1和ρ2表示喇叭口径在E面和H面的半径，用Re和Rh表示喇叭上、下两个口径面之间的距离。
矩形喇叭的增益可以表示为：
G
=
4
π
λ
2
ε
ap
a
1
b
1
G=\frac{4 \pi}{\lambda^{2}} \varepsilon_{\text {ap }} a_{1} b_{1}
G=λ24πεap a1b1
其中，
ε
ap
\varepsilon_{\text {ap }}
εap 表示矩形喇叭的口径效率，在最佳增益设计时，该值约为0.5。根据理论可以给出E面和H面扇形喇叭最佳方向性系数对应的a1和b1值，其中:
a
1
≈
3
λ
ρ
1
b
1
≈
2
λ
ρ
2
\begin{array}{r} a_{1} \approx \sqrt{3 \lambda \rho_{1}} \\ b_{1} \approx \sqrt{2 \lambda \rho_{2}} \end{array}
a1≈3λρ1
b1≈2λρ2
对于实际可以制成的喇叭，必须有：
R
e
=
R
h
R_{\mathrm{e}}=R_{h}
Re=Rh
推导出：
R
e
=
R
h
=
a
1
−
a
3
λ
a
1
b
1
=
1
2
(
b
+
b
2
+
8
λ
R
e
)
a
1
4
−
a
a
1
3
+
3
b
G
λ
2
8
π
ε
ap
a
1
=
3
G
2
λ
4
32
π
2
ε
ap
2
\begin{array}{l} R_{e}=R_{h}=\frac{a_{1}-a}{3 \lambda} a_{1} \\ b_{1}=\frac{1}{2}\left(b+\sqrt{b^{2}+8 \lambda R_{e}}\right)\\ a_{1}^{4}-a a_{1}^{3}+\frac{3 b G \lambda^{2}}{8 \pi \varepsilon_{\text {ap }}} a_{1}=\frac{3 G^{2} \lambda^{4}}{32 \pi^{2} \varepsilon_{\text {ap }}^{2}}\\ \end{array}
Re=Rh=3λa1−aa1b1=21(b+b2+8λRe
)a14−aa13+8πεap 3bGλ2a1=32π2εap 23G2λ4
在设计最佳增益的矩形口径喇叭天线时，一般已知天线增益G和矩形馈电波导尺寸a、b，设计目标是确定喇叭天线的其余尺寸a1、b1和Re从而获得最佳的增益。在初始设计时，我们可以根据前面推导给出的公式，分别计算出矩形喇叭的a1、Re 和b1的值。
设计一个S频段(1.55GHz ~ 3.4GHz)最佳增益矩形喇叭，其在2.4GHz时的增益需要大于19dB，喇叭用WR430矩形波导来馈电，尺寸为a=4. 30英寸、b=2. 15英寸，激励信号由特性阻抗为50
Ω
\Omega
Ω的同轴线导入。
先将增益由分贝值转换成无量纲值，19dB的增益转换成无量纲值约为79.4。2. 4GHz工作频率对应的波长λ =4.92英寸。然后将增益和波长值代人到公式， 可以计算出矩形喇叭的尺寸如下：
a
1
=
20.50
英寸
b
1
=
15.18
英寸
R
e
=
22.47
英寸
a_{1}=20.50 \text { 英寸 } b_{1}=15.18 \text { 英寸 } R_{e}=22.47 \text { 英寸 }
a1=20.50 英寸 b1=15.18 英寸 Re=22.47 英寸
在设计中，波导长度取5/4个波长。同轴线馈电点位于波导宽边中心，馈电点和短路板之间的距离为1/4个波长，同轴线的外导体与波导的侧壁相连接，内导体从波导宽边中心处插入到波导内部场强最大处，形成电场激励方式。同轴线的外导体圆半径为0.06英寸，外导体长度为0.3英寸；同轴线内导体圆半径为0.025英寸，内导体在波导内的长度是波导窄边长度的一半，即b/2。
综合上述，各个变量如下表所示：
| 变量意义 | 变量名 | 初始值（单位：英寸） |
|---|---|---|
| 四分之一波长 | length | 1.23 |
| 波导宽度 | a | 4.3 |
| 波导高度 | b | 2.15 |
| 波导长度 | wlength | 5*length |
| 喇叭口径宽度 | a1 | 20.5 |
| 喇叭口径高度 | b1 | 15.18 |
| 喇叭长度 | plength | 22.47 |
| 同轴线外导体半径 | R_O | 0.06 |
| 同轴线内导体半径 | R_IN | 0.025 |
| 同轴线外导体长度 | L_O | 0.3 |
| 同轴线内导体长度 | L_IN | 0.3in+b/2 |
通过Connect（连接）命令生成喇叭模型。
