Hoornantenne is een van de meest gebruikte antennes met een eenvoudige structuur, breed frequentiebereik, groot vermogen en hoge versterking.HoornantennesZe worden vaak gebruikt als feed-antennes in grootschalige radioastronomie, satellietvolgsystemen en communicatieantennes. Naast hun functie als feed voor reflectoren en lenzen, vormen ze een veelgebruikt element in phased arrays en dienen ze als standaard voor kalibratie en versterkingsmetingen van andere antennes.
Een hoornantenne wordt gevormd door een rechthoekige of cirkelvormige golfgeleider op een specifieke manier geleidelijk te ontvouwen. Door de geleidelijke uitzetting van het mondoppervlak van de golfgeleider wordt de afstemming tussen de golfgeleider en de vrije ruimte verbeterd, waardoor de reflectiecoëfficiënt kleiner wordt. Voor de gevoede rechthoekige golfgeleider moet zoveel mogelijk single-mode transmissie worden bereikt, dat wil zeggen dat alleen TE10-golven worden verzonden. Dit concentreert niet alleen de signaalenergie en vermindert het verlies, maar vermijdt ook de impact van inter-mode interferentie en extra dispersie veroorzaakt door meerdere modi.
Afhankelijk van de verschillende plaatsingsmethoden van hoornantennes kunnen ze worden onderverdeeld in:sectorhoornantennes, piramidehoornantennes,conische hoornantennes, gegolfde hoornantennes, geribbelde hoornantennes, multi-mode hoornantennes, enz. Deze veelvoorkomende hoornantennes worden hieronder beschreven. Inleiding één voor één
Sectorhoornantenne
E-vlak sector hoornantenne
De E-vlak sectorhoornantenne bestaat uit een rechthoekige golfgeleider die onder een bepaalde hoek in de richting van het elektrische veld opengaat.
De onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van de E-vlak sectorhoornantenne. Te zien is dat de bundelbreedte van dit patroon in de E-vlakrichting smaller is dan in de H-vlakrichting, wat te wijten is aan de grotere opening van het E-vlak.
H-vlak sector hoornantenne
De H-vlak sectorhoornantenne bestaat uit een rechthoekige golfgeleider die onder een bepaalde hoek in de richting van het magnetische veld opengaat.
De onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van de H-vlak sectorhoornantenne. Te zien is dat de bundelbreedte van dit patroon in de H-vlakrichting smaller is dan in de E-vlakrichting, wat te wijten is aan de grotere opening van het H-vlak.
RFMISO sector hoornantenne producten:
RM-SWHA187-10
RM-SWHA28-10
Piramidehoornantenne
De piramidehoornantenne bestaat uit een rechthoekige golfgeleider die in twee richtingen tegelijk onder een bepaalde hoek opengaat.
De onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van een piramidale hoornantenne. De stralingskarakteristieken ervan zijn in principe een combinatie van E-vlak- en H-vlak-sectorhoorns.
Conische hoornantenne
Wanneer het open uiteinde van een cirkelvormige golfgeleider hoornvormig is, wordt het een kegelhoornantenne genoemd. Een kegelhoornantenne heeft een cirkelvormige of elliptische opening erboven.
De onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van de conische hoornantenne.
RFMISO conische hoornantenneproducten:
RM-CDPHA218-15
RM-CDPHA618-17
Gegolfde hoornantenne
Een gegolfde hoornantenne is een hoornantenne met een gegolfd binnenoppervlak. Deze antenne heeft de voordelen van een brede frequentieband, lage kruispolarisatie en goede bundelsymmetrie, maar de structuur is complex en de verwerkingsmoeilijkheden en -kosten zijn hoog.
Gegolfde hoornantennes kunnen worden onderverdeeld in twee typen: piramidale gegolfde hoornantennes en conische gegolfde hoornantennes.
RFMISO gegolfde hoornantenneproducten:
RM-CHA140220-22
Piramidale gegolfde hoornantenne
Conische gegolfde hoornantenne
De onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van de conische, gegolfde hoornantenne.
Geribbelde hoornantenne
Wanneer de werkfrequentie van een conventionele hoornantenne hoger is dan 15 GHz, begint de achterlob te splitsen en neemt het niveau van de zijlob toe. Het toevoegen van een richelstructuur aan de luidsprekerholte kan de bandbreedte vergroten, de impedantie verlagen, de versterking verhogen en de richting van de straling verbeteren.
Antennes met een geribbelde hoorn worden hoofdzakelijk onderverdeeld in antennes met een dubbele ribbel en antennes met een vierribbel. Hieronder wordt de meest voorkomende piramidale antenne met een dubbele ribbel als simulatievoorbeeld gebruikt.
Piramide dubbele randhoornantenne
Door twee ridgestructuren toe te voegen tussen het golfgeleidergedeelte en het hoornopeningsgedeelte ontstaat een hoornantenne met dubbele ridge. De golfgeleidersectie is verdeeld in een achterste holte en een ridgegolfgeleider. De achterste holte kan de hogere-orde modi die in de golfgeleider worden geëxciteerd, filteren. De ridgegolfgeleider verlaagt de afsnijfrequentie van de transmissie van de hoofdmodus, waardoor het doel van het verbreden van de frequentieband wordt bereikt.
De geribbelde hoornantenne is kleiner dan de algemene hoornantenne in dezelfde frequentieband en heeft een hogere versterking dan de algemene hoornantenne in dezelfde frequentieband.
De onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van de piramidale dubbelribbelhoornantenne.
Multimode hoornantenne
In veel toepassingen zijn hoornantennes nodig om symmetrische patronen in alle vlakken, fasecentrumcoïncidentie in de E- en H-vlakken en onderdrukking van de zijlobben te bieden.
De multi-mode excitatiehoornstructuur kan het bundelvereffeningseffect van elk vlak verbeteren en het zijlobniveau verlagen. Een van de meest voorkomende multi-mode hoornantennes is de dual-mode conische hoornantenne.
Dual Mode Conische Hoornantenne
De kegelhoorn met dubbele modus verbetert het E-vlakpatroon door de introductie van een hogere-orde TM11-modus, waardoor het patroon axiaal symmetrische, gelijk verdeelde bundelkarakteristieken heeft. De onderstaande afbeelding toont een schema van de elektrische veldverdeling van de apertuur van de hoofdmodus TE11 en de hogere-orde TM11 in een cirkelvormige golfgeleider en de gesynthetiseerde apertuurveldverdeling.
De structurele implementatievorm van de dual-mode conische hoorn is niet uniek. Veelgebruikte implementatiemethoden zijn onder andere de Potter-hoorn en de Pickett-Potter-hoorn.
De onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van de Potter dual-mode conische hoornantenne.
Plaatsingstijd: 1 maart 2024
