De hoornantenne is een van de meest gebruikte antennes vanwege de eenvoudige structuur, het brede frequentiebereik, het grote vermogen en de hoge versterking.HoornantennesZe worden vaak gebruikt als voedingsantennes in grootschalige radioastronomie, satellietvolgsystemen en communicatieantennes. Naast hun functie als voeding voor reflectoren en lenzen, vormen ze een veelvoorkomend 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 uit te vouwen. Door de geleidelijke verbreding van het mondstuk van de golfgeleider wordt de aanpassing tussen de golfgeleider en de vrije ruimte verbeterd, waardoor de reflectiecoëfficiënt kleiner wordt. Bij een gevoede rechthoekige golfgeleider moet zoveel mogelijk enkelvoudige transmissie worden bereikt, dat wil zeggen dat alleen TE10-golven worden uitgezonden. Dit concentreert niet alleen de signaalenergie en vermindert het verlies, maar voorkomt ook de invloed van interferentie tussen modi en extra dispersie veroorzaakt door meerdere modi.
Afhankelijk van de verschillende manieren waarop hoornantennes worden ingezet, kunnen ze worden onderverdeeld in:sectorhoornantennespiramidehoornantennes,conische hoornantennes, gegolfde hoornantennesGeribbelde hoornantennes, multimode hoornantennes, enz. Deze veelvoorkomende hoornantennes worden hieronder beschreven. Introductie één voor één.
Sectorhoornantenne
E-vlak sectorhoornantenne
De E-vlak sectorhoornantenne bestaat uit een rechthoekige golfgeleider die onder een bepaalde hoek in de richting van het elektrische veld is geopend.
De onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van de sectorhoornantenne in het E-vlak. Het is te zien dat de bundelbreedte van dit patroon in het E-vlak smaller is dan in het H-vlak, wat wordt veroorzaakt door de grotere opening in het E-vlak.
H-vlak sectorhoornantenne
De H-vlak sectorhoornantenne bestaat uit een rechthoekige golfgeleider die onder een bepaalde hoek in de richting van het magnetische veld is geopend.
De onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van de H-vlak sectorhoornantenne. Het is te zien dat de bundelbreedte van dit patroon in de H-vlakrichting smaller is dan in de E-vlakrichting, wat wordt veroorzaakt door de grotere opening van het H-vlak.
RFMISO sectorhoornantenneproducten:
RM-SWHA187-10
RM-SWHA28-10
Piramidehoornantenne
De piramidehoornantenne bestaat uit een rechthoekige golfgeleider die tegelijkertijd onder een bepaalde hoek in twee richtingen is geopend.
De onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van een piramidevormige hoornantenne. De stralingskarakteristieken ervan zijn in principe een combinatie van sectorhoorns in het E-vlak en het H-vlak.
Conische hoornantenne
Wanneer het open uiteinde van een cirkelvormige golfgeleider hoornvormig is, spreekt men van een conische hoornantenne. Een conische hoornantenne heeft een cirkelvormige of elliptische opening erboven.
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 als voordelen een brede frequentieband, lage kruispolarisatie en goede bundelsymmetrie, maar de structuur is complex en de productie ervan is moeilijk en kostbaar.
Gegolfde hoornantennes kunnen worden onderverdeeld in twee typen: piramidale gegolfde hoornantennes en conische gegolfde hoornantennes.
RFMISO gegolfde hoornantenneproducten:
RM-CHA140220-22
Piramidevormige gegolfde hoornantenne
Conische gegolfde hoornantenne
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 zijlobben toe. Door een richelstructuur aan de luidsprekerholte toe te voegen, kan de bandbreedte worden vergroot, de impedantie worden verlaagd, de versterking worden verhoogd en de richting van de straling worden verbeterd.
Geribbelde hoornantennes worden hoofdzakelijk onderverdeeld in dubbelgeribbelde hoornantennes en viergeribbelde hoornantennes. In het volgende voorbeeld wordt de meest voorkomende piramidale dubbelgeribbelde hoornantenne gebruikt voor de simulatie.
Piramidevormige dubbele ribbelhoornantenne
Een dubbele hoornantenne wordt gevormd door twee ribbelstructuren tussen het golfgeleidergedeelte en de hoornopening te plaatsen. Het golfgeleidergedeelte is verdeeld in een achterholte en een ribbelgolfgeleider. De achterholte filtert de hogere-orde modi die in de golfgeleider worden opgewekt. De ribbelgolfgeleider verlaagt de afsnijfrequentie van de transmissie van de hoofdmodus, waardoor de frequentieband wordt verbreed.
De geribbelde hoornantenne is kleiner dan de standaard hoornantenne in dezelfde frequentieband en heeft een hogere versterking dan de standaard hoornantenne in dezelfde frequentieband.
Onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van de piramidale dubbelgeribbelde hoornantenne.
Multimode hoornantenne
In veel toepassingen moeten hoornantennes symmetrische stralingspatronen in alle vlakken leveren, fasecentrumcoïncidentie in het E- en H-vlak en onderdrukking van zijlobben.
De multimode excitatiehoornstructuur kan het bundelvereffeningseffect in elk vlak verbeteren en het niveau van de zijlobben verlagen. Een van de meest voorkomende multimode hoornantennes is de dual-mode conische hoornantenne.
Dual-mode conische hoornantenne
De dual-mode conische hoorn verbetert het stralingspatroon in het $E$-vlak door de introductie van een hogere-orde modus, de TM11-modus, waardoor het patroon axiaal symmetrische, geëgaliseerde bundelkarakteristieken heeft. De onderstaande afbeelding is een schematisch diagram van de elektrische veldverdeling in de opening van de hoofdmodus TE11 en de hogere-orde modus TM11 in een cirkelvormige golfgeleider, evenals de gesynthetiseerde veldverdeling in de opening.
De structurele uitvoeringsvorm van de dual-mode conische hoorn is niet uniek. Veelgebruikte uitvoeringsmethoden zijn onder andere de Potter-hoorn en de Pickett-Potter-hoorn.
De onderstaande afbeelding toont de simulatieresultaten van de Potter dual-mode conische hoornantenne.
Geplaatst op: 1 maart 2024
