Die Hornantenne ist eine der am weitesten verbreiteten Antennen und zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau, einen breiten Frequenzbereich, eine hohe Belastbarkeit und eine hohe Verstärkung aus.HornantennenSie werden häufig als Speiseantennen in der großflächigen Radioastronomie, Satellitenverfolgung und Kommunikationsantennen eingesetzt. Neben ihrer Funktion als Speiseantenne für Reflektoren und Linsen sind sie ein gängiges Element in Phased-Array-Antennen und dienen als gemeinsamer Standard für die Kalibrierung und Verstärkungsmessung anderer Antennen.
Eine Hornantenne entsteht durch das schrittweise Aufwickeln eines rechteckigen oder kreisförmigen Hohlleiters. Durch die allmähliche Erweiterung der Hohlleitermündungsfläche wird die Anpassung zwischen Hohlleiter und Freiraum verbessert, wodurch der Reflexionskoeffizient sinkt. Bei einem gespeisten rechteckigen Hohlleiter sollte möglichst Einmodenübertragung erreicht werden, d. h. es sollten nur TE10-Wellen übertragen werden. Dies konzentriert nicht nur die Signalenergie und reduziert die Verluste, sondern vermeidet auch die Auswirkungen von Interferenz zwischen den Moden und zusätzlicher Dispersion durch Mehrmoden.
Je nach den verschiedenen Einsatzmethoden von Hornantennen lassen sie sich unterteilen in:SektorhornantennenPyramidenhornantennen,konische Hornantennen, gewellte HornantennenHornantennen mit geriffelter Form, Multimode-Hornantennen usw. Diese gängigen Hornantennen werden im Folgenden beschrieben. Einführung (nacheinander)
Sektorhornantenne
E-Plane-Sektorhornantenne
Die E-Ebenen-Sektorhornantenne besteht aus einem rechteckigen Wellenleiter, der in einem bestimmten Winkel in Richtung des elektrischen Feldes geöffnet ist.
Die Abbildung unten zeigt die Simulationsergebnisse der E-Ebenen-Sektorhornantenne. Man erkennt, dass die Strahlbreite dieses Strahlungsdiagramms in E-Ebenen-Richtung schmaler ist als in H-Ebenen-Richtung, was auf die größere Apertur der E-Ebene zurückzuführen ist.
H-Ebenen-Sektorhornantenne
Die H-Ebenen-Sektorhornantenne besteht aus einem rechteckigen Wellenleiter, der in einem bestimmten Winkel in Richtung des Magnetfelds geöffnet ist.
Die Abbildung unten zeigt die Simulationsergebnisse der H-Ebenen-Sektorhornantenne. Man erkennt, dass die Strahlbreite in H-Ebenen-Richtung schmaler ist als in E-Ebenen-Richtung, was auf die größere Apertur der H-Ebene zurückzuführen ist.
RFMISO Sektorhornantennenprodukte:
RM-SWHA187-10
RM-SWHA28-10
Pyramidenhornantenne
Die Pyramidenhornantenne besteht aus einem rechteckigen Hohlleiter, der gleichzeitig in zwei Richtungen unter einem bestimmten Winkel geöffnet ist.
Die Abbildung unten zeigt die Simulationsergebnisse einer Pyramidenhornantenne. Ihre Strahlungseigenschaften sind im Wesentlichen eine Kombination aus E-Ebenen- und H-Ebenen-Sektorhörnern.
Konische Hornantenne
Wenn das offene Ende eines kreisförmigen Wellenleiters hornförmig ist, spricht man von einer Kegelhornantenne. Eine Kegelhornantenne besitzt eine kreisförmige oder elliptische Öffnung an ihrer Oberseite.
Die Abbildung unten zeigt die Simulationsergebnisse der konischen Hornantenne.
RFMISO-Produkte für konische Hornantennen:
RM-CDPHA218-15
RM-CDPHA618-17
Wellhornantenne
Eine gewellte Hornantenne ist eine Hornantenne mit einer gewellten Innenfläche. Sie zeichnet sich durch ein breites Frequenzband, geringe Kreuzpolarisation und gute Strahlsymmetrie aus, ist jedoch komplex aufgebaut und daher aufwändig und kostspielig in der Herstellung.
Wellhornantennen lassen sich in zwei Typen unterteilen: pyramidenförmige Wellhornantennen und konische Wellhornantennen.
RFMISO-Produkte für gewellte Hornantennen:
RM-CHA140220-22
Pyramidenförmige, gewellte Hornantenne
Konische gewellte Hornantenne
Die Abbildung unten zeigt die Simulationsergebnisse der konischen gewellten Hornantenne.
Geriffelte Hornantenne
Bei herkömmlichen Hornantennen mit einer Betriebsfrequenz über 15 GHz spaltet sich der Rückstrahlkeule auf und der Pegel der Nebenkeulen steigt. Durch das Hinzufügen einer Stegstruktur zum Lautsprecherhohlraum lassen sich die Bandbreite erhöhen, die Impedanz verringern, die Verstärkung steigern und die Richtwirkung der Strahlung verbessern.
Geriffelte Hornantennen werden hauptsächlich in doppelgeriffelte und viergeriffelte Hornantennen unterteilt. Im Folgenden wird die gebräuchlichste pyramidenförmige doppelgeriffelte Hornantenne als Beispiel für eine Simulation verwendet.
Pyramidenförmige Doppelgrat-Hornantenne
Durch das Einfügen zweier Stegstrukturen zwischen dem Wellenleiterteil und der Hornöffnung entsteht eine Doppelsteghornantenne. Der Wellenleiterabschnitt ist in einen hinteren Hohlraum und einen Stegwellenleiter unterteilt. Der hintere Hohlraum filtert die im Wellenleiter angeregten Moden höherer Ordnung heraus. Der Stegwellenleiter senkt die Grenzfrequenz der Hauptmodenübertragung und erweitert so das Frequenzband.
Die geriffelte Hornantenne ist kleiner als die herkömmliche Hornantenne im gleichen Frequenzband und hat eine höhere Verstärkung als die herkömmliche Hornantenne im gleichen Frequenzband.
Die Abbildung unten zeigt die Simulationsergebnisse der pyramidenförmigen Doppelsteghornantenne.
Multimode-Hornantenne
In vielen Anwendungen müssen Hornantennen symmetrische Strahlungsdiagramme in allen Ebenen, eine Übereinstimmung der Phasenmittelpunkte in der E- und H-Ebene sowie eine Unterdrückung der Nebenkeulen gewährleisten.
Die Mehrmoden-Anregungshornstruktur kann die Strahlausrichtung in jeder Ebene verbessern und den Nebenkeulenpegel reduzieren. Eine der gebräuchlichsten Mehrmoden-Hornantennen ist die Zweimoden-Kegelhornantenne.
Konische Hornantenne mit zwei Betriebsmodi
Das Dual-Mode-Kegelhorn verbessert das Strahlungsdiagramm in der E-Ebene durch die Einführung eines höherwertigen TM11-Modus, wodurch ein axial symmetrisches, gleichmäßiges Strahlprofil entsteht. Die folgende Abbildung zeigt schematisch die elektrische Feldverteilung in der Apertur des Hauptmodus TE11 und des höherwertigen TM11-Modus in einem kreisförmigen Wellenleiter sowie die daraus resultierende synthetisierte Feldverteilung.
Die strukturelle Umsetzungsform des Dualmodus-Konushorns ist nicht eindeutig. Gängige Umsetzungsmethoden sind das Potter-Horn und das Pickett-Potter-Horn.
Die folgende Abbildung zeigt die Simulationsergebnisse der Potter-Dualmodus-Kegelhornantenne.
Veröffentlichungsdatum: 01.03.2024
