Die Geschichte der Hornantennen reicht bis ins Jahr 1897 zurück, als der Radioforscher Jagadish Chandra Bose bahnbrechende Experimente mit Mikrowellen durchführte. Später, im Jahr 1938, erfanden G. C. Southworth und Wilmer Barrow die Struktur der modernen Hornantenne. Seitdem werden Hornantennen kontinuierlich erforscht, um ihre Strahlungsmuster und Anwendungen in verschiedenen Bereichen zu verstehen. Diese Antennen sind in der Hohlleiterübertragung und im Mikrowellenbereich sehr bekannt und werden daher oft als Hornantennen bezeichnet.MikrowellenantennenDaher wird in diesem Artikel die Funktionsweise von Hornantennen und ihre Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Bereichen untersucht.
Was ist eine Hornantenne?
A HornantenneEine Hornantenne ist eine speziell für Mikrowellenfrequenzen entwickelte Aperturantenne mit einem verbreiterten oder hornförmigen Ende. Diese Struktur verleiht der Antenne eine höhere Richtwirkung, wodurch das ausgesendete Signal problemlos über große Entfernungen übertragen werden kann. Hornantennen arbeiten hauptsächlich im Mikrowellenbereich, daher liegt ihr Frequenzbereich üblicherweise im UHF- oder EHF-Bereich.
RFMISO Hornantenne RM-CDPHA618-20 (6-18GHz)
Diese Antennen dienen als Speisehörner für große Antennen wie Parabol- und Richtantennen. Zu ihren Vorteilen zählen die einfache Konstruktion und Justierung, das niedrige Stehwellenverhältnis, die moderate Richtwirkung und die große Bandbreite.
Konstruktion und Betrieb einer Hornantenne
Hornantennen lassen sich mithilfe hornförmiger Hohlleiter zur Übertragung und zum Empfang von Hochfrequenz-Mikrowellensignalen realisieren. Typischerweise werden sie in Verbindung mit Hohlleiter-Speisungen und direkt gebündelten Radiowellen eingesetzt, um schmale Strahlen zu erzeugen. Der aufgeweitete Abschnitt kann verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise quadratisch, konisch oder rechteckig. Für einen einwandfreien Betrieb sollte die Antenne so klein wie möglich sein. Ist die Wellenlänge zu groß oder der Horndurchmesser zu klein, funktioniert die Antenne nicht ordnungsgemäß.
Umrisszeichnung einer Hornantenne
Bei einer Hornantenne wird ein Teil der einfallenden Energie am Eingang des Wellenleiters abgestrahlt, während der Rest aufgrund des offenen Eingangs reflektiert wird. Dies führt zu einer schlechten Impedanzanpassung zwischen Raum und Wellenleiter. Zusätzlich beeinträchtigt die Beugung an den Rändern des Wellenleiters dessen Abstrahlvermögen.
Um die Nachteile des Wellenleiters zu überwinden, ist die Endöffnung als elektromagnetisches Horn ausgeführt. Dies ermöglicht einen sanften Übergang zwischen Raum und Wellenleiter und sorgt für eine bessere Richtwirkung der Radiowellen.
Durch die Umwandlung des Wellenleiters in eine Hornstruktur werden die Diskontinuität und die Impedanz von 377 Ohm zwischen Raum und Wellenleiter beseitigt. Dies verbessert die Richtwirkung und den Gewinn der Sendeantenne, indem die Beugung an den Rändern reduziert wird, sodass die einfallende Energie in Vorwärtsrichtung abgestrahlt wird.
So funktioniert eine Hornantenne: Sobald ein Ende des Wellenleiters angeregt wird, entsteht ein Magnetfeld. Bei der Wellenleiterausbreitung lässt sich das sich ausbreitende Feld durch die Wellenleiterwände so steuern, dass es sich nicht kugelförmig, sondern ähnlich wie im freien Raum ausbreitet. Sobald das Feld das Wellenleiterende erreicht, breitet es sich wie im freien Raum aus, sodass am Wellenleiterende eine kugelförmige Wellenfront entsteht.
Gängige Arten von Hornantennen
Standard Gain HornantenneDie Hornantenne ist ein in Kommunikationssystemen weit verbreiteter Antennentyp mit fester Verstärkung und festem Strahlradius. Sie eignet sich für viele Anwendungen und bietet eine stabile und zuverlässige Signalabdeckung sowie eine hohe Sendeleistung und gute Störfestigkeit. Standard-Hornantennen werden üblicherweise in der Mobil-, Festnetz- und Satellitenkommunikation sowie in anderen Bereichen eingesetzt.
RFMISO-Standardgewinn-Hornantennen-Produktempfehlungen:
RM-SGHA159-20 (4,90–7,05 GHz)
RM-SGHA90-15 (8,2–12,5 GHz)
RM-SGHA284-10 (2,60–3,95 GHz)
Breitband-HornantenneEine Breitbandantenne dient zum Empfangen und Senden drahtloser Signale. Sie ist breitbandig, kann Signale in mehreren Frequenzbändern gleichzeitig empfangen und bietet in verschiedenen Frequenzbändern eine gute Leistung. Sie wird häufig in drahtlosen Kommunikationssystemen, Radarsystemen und anderen Anwendungen eingesetzt, die eine Breitbandabdeckung erfordern. Ihre trichterförmige Bauweise ermöglicht einen effektiven Empfang und eine hohe Störfestigkeit sowie eine große Reichweite.
Produktempfehlungen für RFMISO Breitband-Hornantennen:
RM-BDHA618-10 (6-18 GHz)
RM-BDPHA4244-21 (42-44 GHz)
RM-BDHA1840-15B (18-40 GHz)
Dual polarisierte HornantenneEine Hornantenne ist speziell für das Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen in zwei orthogonalen Richtungen konzipiert. Sie besteht üblicherweise aus zwei vertikal angeordneten Hornantennen, die gleichzeitig polarisierte Signale horizontal und vertikal senden und empfangen können. Sie wird häufig in Radar-, Satelliten- und Mobilkommunikationssystemen eingesetzt, um die Effizienz und Zuverlässigkeit der Datenübertragung zu verbessern. Diese Antennenart zeichnet sich durch ein einfaches Design und eine stabile Leistung aus und findet breite Anwendung in der modernen Kommunikationstechnik.
Produktempfehlung für eine RFMISO Dual-Polarisations-Hornantenne:
RM-BDPHA0818-12 (0,8–18 GHz)
RM-CDPHA218-15 (2-18 GHz)
RM-DPHA6090-16 (60-90 GHz)
Zirkular polarisierte HornantenneEine zirkular polarisierte Antenne ist eine speziell entwickelte Antenne, die elektromagnetische Wellen gleichzeitig vertikal und horizontal senden und empfangen kann. Sie besteht üblicherweise aus einem kreisförmigen Wellenleiter und einer speziell geformten Trichteröffnung. Durch diese Struktur wird eine zirkular polarisierte Übertragung und ein zirkular polarisierter Empfang ermöglicht. Diese Antennenart findet breite Anwendung in Radar-, Kommunikations- und Satellitensystemen und bietet eine höhere Zuverlässigkeit bei der Signalübertragung und beim Empfang.
Produktempfehlungen für zirkular polarisierte Hornantennen von RFMISO:
RM-CPHA82124-20 (8,2–12,4 GHz)
RM-CPHA09225-13 (0,9–2,25 GHz)
RM-CPHA218-16 (2-18 GHz)
Vorteile der Hornantenne
1. Enthält keine Resonanzkomponenten und kann in einem breiten Bandbreiten- und Frequenzbereich eingesetzt werden.
2. Das Strahlbreitenverhältnis beträgt üblicherweise 10:1 (1 GHz – 10 GHz), manchmal bis zu 20:1.
3. Schlichtes Design.
4. Einfacher Anschluss an Hohlleiter- und Koaxialzuleitungen.
5. Bei niedrigem Stehwellenverhältnis (SWR) können stehende Wellen reduziert werden.
6. Gute Impedanzanpassung.
7. Die Leistung ist über den gesamten Frequenzbereich stabil.
8. Kann kleine Blättchen bilden.
9. Wird als Speisehorn für große Parabolantennen verwendet.
10. Für eine bessere Richtungsgenauigkeit sorgen.
11. Vermeiden Sie stehende Wellen.
12. Enthält keine Resonanzkomponenten und kann über eine breite Bandbreite arbeiten.
13. Es besitzt eine starke Richtungsabhängigkeit und bietet eine höhere Richtungsabhängigkeit.
14. Bietet weniger Reflexionsmöglichkeiten.
Anwendung einer Hornantenne
Diese Antennen werden hauptsächlich für die astronomische Forschung und Mikrowellenanwendungen eingesetzt. Sie können als Speiseelemente zur Messung verschiedener Antennenparameter im Labor verwendet werden. Im Mikrowellenbereich sind diese Antennen einsetzbar, sofern sie eine moderate Verstärkung aufweisen. Um eine mittlere Verstärkung zu erzielen, muss die Hornantenne größer dimensioniert sein. Diese Antennentypen eignen sich für Geschwindigkeitskameras, da sie Störungen des erforderlichen Reflexionsverhaltens vermeiden. Parabolreflektoren können durch Speiseelemente wie Hornantennen angeregt werden, wodurch die höhere Richtwirkung der Hornantennen genutzt wird.
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Veröffentlichungsdatum: 28. März 2024
