Hornantennen gehéieren zu de meescht verbreeten Direktionalantennen an der Mikrowellen- a Millimeterwellentechnik. Hir einfach mechanesch Struktur, virauszesoen Stralungseigenschaften, relativ niddreg Reflexioun an d'Fäegkeet, e mëttelméissegen bis héije Verstärkungsmëttel z'erreechen, maachen se wäertvoll bei Antennmiessungen, EMC-Tester, Radar, Kommunikatiounssystemer, Zufuhrsystemer an HF-Laboratoiren.
Eng Hornantenn kann am Fong als eng ugesi ginnWellenleiter mat enger graduell ausgebauter AperturAmplaz datt elektromagnetesch Wellen en abrupten Iwwergang vum Wellenleiter an de fräie Raum erliewen, suergt den ausgebauten Deel fir eng méi graduell Transformatioun. Dëst hëlleft d'Impedanzanpassung ze verbesseren an riicht méi vun der elektromagnetescher Energie an e kontrolléierte Stralungsstral.
Jee no der Wellenleitergeometrie an der Richtung, an där d'Apertur ausgebaut gëtt, kënnen Hornantennen a verschiddene Formen entworf ginn, dorënnerSektorhorn, Pyramidhorn a konisch HörnerDen ursprénglechen Referenzartikel benotzt dës dräi Konfiguratiounen als Haaptaféierung an d'Strukturen vun der Hornantenn.
1. Wéi funktionéiert eng Hornantenn?
E Wellenleiter beschränkt elektromagnetesch Energie an enger leedender Struktur. Wann déi geleet Well en oppent Enn erreecht, straalt en Deel vun der Energie an de fräie Raum aus, während en Deel reflektéiert ka ginn wéinst dem Iwwergang tëscht der Wellenleiter- an der Impedanzen am fräie Raum.
Eng Hornantenn reduzéiert d'Abruptitéit vun dësem Iwwergang andeems se de Wellenleiterquerschnitt a Richtung Apertur graduell erhéicht.
Wéi sech déi elektromagnetesch Well duerch den opgeschwonge Beräich ausbreet, dehnt sech d'Feld iwwer eng méi grouss Apertur aus. D'Apertur straalt dann an de fräie Raum aus a produzéiert e geriichte Stral.
D'Flammer erfëllt dofir zwou wichteg Zwecker:
- Et bitt en méi fléissenden Iwwergang tëscht dem Wellenleiter an dem fräie Raum.
- Et erhéicht déi effektiv Stralungsapertur, wat eng méi grouss Richtbarkeet a Verstärkung erméiglecht.
Et ass wichteg ze bemierken, datt en HornReflexiounen oder stänneg Wellen net komplett eliminéierenAmplaz kann en entspriechend entworfenen Horn d'Reflexioun reduzéieren a fir eng gutt Impedanzanpassung suergen, wat sech normalerweis an engem relativ niddrege VSWR reflektéiert.
Figur 1. Typesch Hornantenn mat enger graduell ausgebauter Wellenleiterapter.
2. Betribsfrequenz vun Hornantennen
Hornantennen hunn keen universellen Frequenzberäich.
Hir Operatiounsfrequenz gëtt gréisstendeels duerch d'Wellenleiterdimensiounen, Wellenleitermodus, Aperturgeometrie, Zufuhrstruktur a virgesinn Bandbreet.
Traditionell Hornantennen si besonnesch heefeg bei Mikrowellen- a Millimeterwellenfrequenzen, well d'Dimensioune vun de Wellenleiter praktesch ginn, wa Wellenlängt ofhëlt. Wéi och ëmmer, speziell entwéckelt Breitband-Hornstrukture kënnen och bei méi niddrege Frequenzen funktionéieren, während Präzisiounswellenleiter-Hornen sech wäit an d'Millimeterwellen- a Sub-THz-Bänner erstrecke kënnen.
Zum Beispill kënnen Hornantennen am Beräich vun Honnerte vu Megahertz bis wäit iwwer 100 GHz fonnt ginn. RF MISO bitt de Moment Breitband-Hornkonfiguratiounen un, déi vun300–750 MHz, souwéi konesch Hornantennen, déi ofdecken220–325 GHz, wat illustréiert, wéi breet déi praktesch Frequenzspann vun dëser Antennenfamill ka sinn.
3. Haaptzorten vun Hornantennen
3.1 Sektoral Hornantenn
E sektoralen Horn entsteet wann e rechteckege Wellenleiter an nëmmen enger Fläch ausgebaut gëtt.
Wann de Wellenleiter ausgebaut gëtt,E-Fliger, d'Struktur gëtt genanntSektorhorn vun der E-PlaneWann d'Expansioun an derH-Fläch, et nennt sech enH-Fliger sektoral Horn.
Well d'Aperturdimensioun nëmmen an enger Fläch zouhëlt, ass d'Stralformung an där entspriechender Fläch méi ausgeprägt.
3.2 Pyramidesch Hornantenn
E pyramidefërmegen Horn entsteet, wann e rechteckege Wellenleiter souwuel an der E-Plang- wéi och an der H-Plang-Richtung ausgebaut gëtt.
Déi resultéierend Struktur gläicht enger ofgeschniddener Pyramid a bitt eng Aperturausdehnung a béiden Dimensiounen.
Pyramidesch Hörner gi wäit verbreet benotzt alsStandardverstärkungshornen an Referenzantennenwell hir Verstärkungs- a Stralungsmuster genee charakteriséiert kënne ginn.
RF MISO, zum Beispill, bitt Standard-Verstärkungshornantennen iwwer vill Mikrowellen- a Millimeterwellebänner un. Seng WR10 Standard-Verstärkungshornfamill enthält Modeller, déi vun ...75 bis 110 GHz, mat spezifizéierten Verstärkungs-, VSWR-, Polarisatiouns- a Strahlbreitecharakteristiken.
3.3 Konesch Hornantenn
En konischen Horn gëtt allgemeng geformt andeems e kreesfërmegen Wellenleiter graduell a Richtung vun enger kreesfërmeger Apertur ausgedehnt gëtt.
Am Géigesaz zu engem pyramidefërmegen Horn, deen vun engem rechteckege Wellenleiter staamt, huet e konischen Horn eng rotatiounssymmetresch Geometrie.
Konesch Hornantennen ginn dacks a Mikrowellen-, Millimeterwellen-, Feed- a Miessapplikatioune benotzt. Ofhängeg vun der Feedstruktur an dem Polarisatiounsnetz kënne si och méi spezialiséiert Polarisatiounskonfiguratiounen ënnerstëtzen.
Figur 2. Typesch Konfiguratioune vun der Hornantenn: E-Plan sektoral, H-Plan sektoral, pyramidesch an konesch Horn.
4. Flarewénkel, Aperturgréisst an Hornlängt
D'Geometrie vun engem Horn huet en direkten Afloss op seng elektromagnetesch Leeschtung.
Dräi wichteg Designparameter sinn:
Ausflarwénkel, Aperturgréisst an Hornlängt.
Eng méi grouss Blend kann am Allgemengen eng méi héich Richtkraaft an e méi schmuele Stral garantéieren, awer einfach den Ausstralungswénkel ze erhéijen bréngt net automatesch eng besser Leeschtung.
Wann den Horn fir eng bestëmmt Aperturgréisst ze kuerz ass, kann et zu exzessive Phasenvariatioune kommen, déi iwwer d'Apertur erauskommen. Dëst reduzéiert d'Apertureffizienz a kann de Stralungsmuster verschlechteren.
Am Géigendeel, wann een den Horn exzessiv laang mécht, gëtt d'mechanesch Gréisst a Gewiicht erhéicht, ouni datt et onbedéngt eng proportional Verbesserung vun der Leeschtung bréngt.
Horndesign ëmfaasst dofir Gläichgewiicht:
- Aperturgréisst
- Flarewénkel
- Längt
- Phasenfehler
- Gewënn
- Strahlbreet
- Mechanesch Dimensiounen
5. Stralungsmuster a Strahlcharakteristiken
Hornantenne sinn am Allgemengen direktional Radiatoren.
D'elektromagnetesch Energie konzentréiert sech haaptsächlech an der Richtung no vir duerch d'Apertur, wouduerch e kloer definéierten Haaptstral zesumme mat Säiteloben entsteet.
Zwee Schnëtt vun der Stralungsmuster si besonnesch wichteg:
- E-Plang Stralungsmuster
- H-Plang Stralungsmuster
Den3 dB Strahlbreetgëtt allgemeng benotzt fir d'Wénkelbreet vum Haaptstral tëscht den zwou Punkten ze beschreiwen, wou d'ausgestraalt Leeschtung 3 dB ënner hire maximale Wäert fällt.
Am Allgemengen erhéicht d'Erhéijung vun der effektiver Apertur am Verhältnes zur Wellelängt d'Richtungsfäegkeet an tendéiert dozou, de Stral ze verengen.
Dës Relatioun kann och a praktesche Millimeterwellen-Hornantennen observéiert ginn. Zum Beispill spezifizéieren d'75–110 GHz Standardverstärkungshorne vun der RF MISO E-Plan- an H-Plan-Strahlbreetcharakteristiken zesumme mat Verstärkungs- an VSWR-Donnéeën.
Figur 3. Illustratioun vun der Expansioun a Stralung vun elektromagnetesche Wellen duerch eng Hornaptur.
6. Virdeeler vun Hornantennen
Hornantennen bidden e puer Virdeeler fir HF- a Mikrowellensystemer:
Gud Richtegkeet
Déi vergréissert Apertur konzentréiert d'Stralung a Richtung Virwärts.
Virauszesoen Stralungseigenschaften
Gutt entworf Hornantenne kënnen stabil a gutt definéiert E-Plang- an H-Plang-Muster liwweren.
Gutt Impedanzanpassung
De graduellen Iwwergang vum Wellenleiter zum fräie Raum kann d'Reflexioun reduzéieren an e niddrege VSWR ënnerstëtzen.
Mëttelméissegen bis héije Gewënn
Verschidde Aperturgréissten an Hornlängten kënnen entwéckelt ginn, fir verschidde Verstärkungsniveauen ze bidden.
Relativ einfach Struktur
Am Verglach mat ville komplexen Antennenarchitekturen mat héijem Verstärkungsgrad si konventionell Hornen mechanesch einfach a robust.
Gëeegent fir Héichfrequenzmiessung
Hir Wellenleiter-baséiert Architektur mécht Hornantennen besonnesch wäertvoll a Mikrowellen- a Millimeterwellenmiesssystemer.
7. Design Iwwerleeungen a Limitatiounen
Hornantennen bréngen och verschidde technesch Kompromësser mat sech.
E méi héije Verstärkungsgrad erfuerdert am Allgemengen eng méi grouss elektresch Apertur, wat d'physikalesch Dimensioune vun der Antenn erhéije kann.
D'Bezéiung tëscht Aperturgréisst, Hornlängt a Flarewénkel muss och suergfälteg kontrolléiert ginn, fir eng akzeptabel Phasenverdeelung iwwer d'Apertur ze erhalen.
Bei ganz héije Frequenzen ginn d'Bearbechtungsgenauegkeet, d'Uewerflächenqualitéit, d'Wellenleiterdimensiounen an d'Flanschausriichtung ëmmer méi wichteg, well souguer relativ kleng mechanesch Feeler e wesentlechen Deel vun der Wellelängt duerstelle kënnen.
Ingenieure mussen dofir net nëmmen de Verstärkungsgrad an de Frequenzberäich evaluéieren, mä och:
VSWR, Polarisatioun, Kräizpolarisatiounsleistung, Strahlbreet, Säitelobenniveau, HF-Grenzfläche, Leeschtungsbehandlung a mechanesch Toleranz.
8. Uwendungen vun Hornantennen
Wéinst hirer geriichter Stralung, stabilen Eegeschaften a Kompatibilitéit mat Wellenleitersystemer ginn Hornantennen wäit verbreet a folgende Beräicher benotzt:
- Miessung vun der Antenneverstärkung
- Miessung vu Stralungsmuster
- EMC- an EMI-Tester
- Radarsystemer
- Mikrowellen- a Millimeterwellenkommunikatioun
- Test vun der Satellittenantenn
- Richtungsfindung an Iwwerwaachung
- Miessung vun der anechoescher Kammer
- Reflektorantennenzufuhr
- RF-Fuerschungs- a Laborsystemer
- Kalibratiouns- an Referenzantennenapplikatiounen
Breitband-Horn-Designen kënnen och eng breet Betribsbandbreet fir Miess- a Kontrollsystemer ubidden. Zum Beispill sinn d'18–40 GHz Breitband-Horn-Antennen vun RF MISO fir Uwendungen wéi Mikrowellentester, Antennenmiessungen, Satellittenantennentester, Richtungsfindung, Iwwerwaachung an EMC-bezunnen Miessungen spezifizéiert.
Conclusioun
Eng Hornantenn transforméiert eng geleet elektromagnetesch Well duerch eng graduell wuessend Wellenleiterapter an direktional Fräiraumstralung.
Seng Kombinatioun vungutt Impedanzanpassung, direktional Stralung, virauszesoen Stralcharakteristiken, nëtzleche Verstärkung a relativ einfach Konstruktiounhuet den Horn zu enger vun de wichtegsten Antennenstrukturen an der Mikrowellen- a Millimeterwellentechnik gemaach.
Vu sektoralen an pyramidefërmegen Hörner bis zu konischen an Breitbanddesignen, kënnen ënnerschiddlech Strukturen fir spezifesch Frequenzberäicher, Polarisatiounsufuerderungen, Verstärkungsniveauen an Miessëmfeld optimiséiert ginn.
Fir Ingenieuren, déi eng Hornantenn auswielen, ass de Frequenzberäich nëmmen den Ausgangspunkt. Gewënn, VSWR, Strahlbreet, Polarisatioun, Wellenleiter- oder Koaxialschnittstell, Leeschtungsveraarbechtung a mechanesch Dimensioune sollten all no den Ufuerderunge vum komplette HF-System evaluéiert ginn.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 21. August 2026
