Hornantennen gehören zu den am häufigsten verwendeten Antennen mit einfacher Struktur, großem Frequenzbereich, großer Leistungskapazität und hoher Verstärkung.Hornantennenwerden häufig als Speiseantennen in der großflächigen Radioastronomie, der Satellitenverfolgung und in Kommunikationsantennen eingesetzt. Sie dienen nicht nur als Speiseantenne für Reflektoren und Linsen, sondern sind auch ein gängiges Element in Phased-Array-Antennen und dienen als gemeinsamer Standard für die Kalibrierung und Verstärkungsmessung anderer Antennen.
Eine Hornantenne entsteht durch die gezielte, schrittweise Entfaltung eines Rechteck- oder Rundhohlleiters. Durch die allmähliche Ausdehnung der Hohlleitermündungsfläche verbessert sich die Anpassung zwischen Hohlleiter und Freiraum, wodurch der Reflexionskoeffizient sinkt. Für den gespeisten Rechteckhohlleiter sollte möglichst eine Singlemode-Übertragung erreicht werden, d. h. es werden nur TE10-Wellen übertragen. Dies konzentriert nicht nur die Signalenergie und reduziert den Verlust, sondern vermeidet auch Intermode-Interferenzen und zusätzliche Dispersion durch Mehrmoden.
Nach den verschiedenen Einsatzmethoden von Hornantennen können sie unterteilt werden inSektorhornantennen, Pyramidenhornantennen,konische Hornantennen, gewellte Hornantennen, geriffelte Hornantennen, Multimode-Hornantennen usw. Diese gängigen Hornantennen werden im Folgenden beschrieben. Einführung nacheinander
Sektorhornantenne
E-Plane-Sektor-Hornantenne
Die E-Plane-Sektorhornantenne besteht aus einem rechteckigen Wellenleiter, der in einem bestimmten Winkel in Richtung des elektrischen Felds geöffnet ist.
Die folgende Abbildung zeigt die Simulationsergebnisse der E-Ebenen-Sektorhornantenne. Es ist ersichtlich, dass die Strahlbreite dieses Musters in E-Ebenen-Richtung schmaler ist als in H-Ebenen-Richtung, was auf die größere Apertur der E-Ebene zurückzuführen ist.
H-Plane-Sektor-Hornantenne
Die H-Ebenen-Sektorhornantenne besteht aus einem rechteckigen Wellenleiter, der in einem bestimmten Winkel in Richtung des Magnetfelds geöffnet ist.
Die folgende Abbildung zeigt die Simulationsergebnisse der H-Ebenen-Sektorhornantenne. Es ist ersichtlich, dass die Strahlbreite dieses Musters in H-Ebenen-Richtung schmaler ist als in E-Ebenen-Richtung, was auf die größere Apertur der H-Ebene zurückzuführen ist.
RFMISO-Sektor-Hornantennenprodukte:
RM-SWHA187-10
RM-SWHA28-10
Pyramidenhornantenne
Die Pyramidenhornantenne besteht aus einem rechteckigen Wellenleiter, der in einem bestimmten Winkel gleichzeitig in zwei Richtungen geöffnet ist.
Die folgende Abbildung zeigt die Simulationsergebnisse einer pyramidenförmigen Hornantenne. Ihre Strahlungseigenschaften sind im Wesentlichen eine Kombination aus E-Ebene- und H-Ebene-Sektorhörnern.
Konische Hornantenne
Wenn das offene Ende eines kreisförmigen Wellenleiters hornförmig ist, spricht man von einer konischen Hornantenne. Eine konische Hornantenne hat darüber eine kreisförmige oder elliptische Öffnung.
Die folgende Abbildung zeigt die Simulationsergebnisse der konischen Hornantenne.
RFMISO konische Hornantennenprodukte:
RM-CDPHA218-15
RM-CDPHA618-17
Gewellte Hornantenne
Eine gewellte Hornantenne ist eine Hornantenne mit gewellter Innenfläche. Sie bietet die Vorteile eines breiten Frequenzbandes, geringer Kreuzpolarisation und guter Strahlsymmetrie, ist jedoch komplex aufgebaut und mit hohen Verarbeitungsschwierigkeiten und -kosten verbunden.
Wellhornantennen können in zwei Typen unterteilt werden: pyramidenförmige Wellhornantennen und konische Wellhornantennen.
RFMISO Wellhornantennenprodukte:
RM-CHA140220-22
Pyramidenförmige gewellte Hornantenne
Konische Wellhornantenne
Die folgende Abbildung zeigt die Simulationsergebnisse der konischen Wellhornantenne.
Geriffelte Hornantenne
Wenn die Betriebsfrequenz einer herkömmlichen Hornantenne über 15 GHz liegt, beginnt sich die Rückkeule aufzuspalten und der Pegel der Nebenkeule steigt an. Durch Hinzufügen einer Rippenstruktur zum Lautsprecherhohlraum kann die Bandbreite erhöht, die Impedanz reduziert, die Verstärkung erhöht und die Richtwirkung der Strahlung verbessert werden.
Geriffelte Hornantennen werden hauptsächlich in Doppel- und Vierkanthornantennen unterteilt. Im Folgenden wird die gängigste pyramidenförmige Doppelkanthornantenne als Simulationsbeispiel verwendet.
Pyramid Double Ridge Hornantenne
Durch das Hinzufügen zweier Stegstrukturen zwischen dem Wellenleiterteil und der Hornöffnung entsteht eine Doppelsteg-Hornantenne. Der Wellenleiterabschnitt ist in einen Rückhohlraum und einen Stegwellenleiter unterteilt. Der Rückhohlraum kann die im Wellenleiter angeregten Moden höherer Ordnung herausfiltern. Der Stegwellenleiter reduziert die Grenzfrequenz der Hauptmodeübertragung und erreicht so die Erweiterung des Frequenzbandes.
Die geriffelte Hornantenne ist kleiner als die allgemeine Hornantenne im gleichen Frequenzband und hat eine höhere Verstärkung als die allgemeine Hornantenne im gleichen Frequenzband.
Die folgende Abbildung zeigt die Simulationsergebnisse der pyramidenförmigen Hornantenne mit zwei Rippen.
Multimode-Hornantenne
In vielen Anwendungen müssen Hornantennen symmetrische Muster in allen Ebenen, eine Übereinstimmung der Phasenzentren in der E- und H-Ebene sowie eine Unterdrückung von Nebenkeulen bieten.
Die Multimode-Anregungshornstruktur kann den Strahlausgleichseffekt jeder Ebene verbessern und den Nebenkeulenpegel reduzieren. Eine der gängigsten Multimode-Hornantennen ist die Dualmode-Konushornantenne.
Konische Hornantenne mit zwei Modi
Das Dual-Mode-Kegelhorn verbessert das E-Ebenen-Muster durch die Einführung eines höherwertigen TM11-Modus, sodass sein Muster axialsymmetrische, ausgeglichene Strahleigenschaften aufweist. Die folgende Abbildung zeigt schematisch die Verteilung des elektrischen Aperturfelds des Hauptmodus TE11 und des höherwertigen TM11-Modus in einem kreisförmigen Wellenleiter sowie die daraus resultierende Aperturfeldverteilung.
Die strukturelle Implementierungsform des Dual-Mode-Konushorns ist nicht eindeutig. Gängige Implementierungsmethoden sind Potter-Horn und Pickett-Potter-Horn.
Die folgende Abbildung zeigt die Simulationsergebnisse der konischen Dualmode-Hornantenne von Potter.
Beitragszeit: 01.03.2024
