Horn antena je aperturna antena koja koristi prošireni talasovod za lansiranje elektromagnetne energije u slobodni prostor ili prikupljanje dolazne energije iz definisanog pravca. Njena jednostavna struktura, predvidljiv dijagram zračenja, relativno visoka usmjerenost i sposobnost rada preko korisnih mikrotalasnih i milimetarskih talasnih širina čine je uobičajenim izborom za mjerenje antena, radar, satelitske komunikacije, EMC testiranje, reflektorske napone i istraživačke sisteme.
Ovaj vodič objašnjava kako rade horn antene, glavne tipove horn antena, važne parametre performansi, njihove prednosti i ograničenja i kako odabrati odgovarajući dizajn za određenu RF primjenu.
Šta je rog antena?
Horn antena se formira postepenim širenjem kraja talasovoda. Talasovod nosi vođeni elektromagnetni mod, dok prošireni dio omogućava prelaz iz manjeg poprečnog presjeka talasovoda u veći zračeći otvor. Na otvoru, elektromagnetno polje se spaja u slobodni prostor i formira usmjereni snop.
Bljesak može biti pravougaoni, piramidalni, konusni, rebrasti, valoviti ili kombinovan sa sočivom ili polarizacionom mrežom. Svaka geometrija mijenja radni opseg antene, pojačanje, širinu snopa, ponašanje polarizacije, faznu distribuciju, nivo bočnih režnja i mehaničku veličinu.
Horn antena je pasivna. Ne stvara RF snagu niti pojačava signal. Njeno prividno pojačanje dolazi od koncentriranja izračene energije u uže ugaono područje u poređenju sa izotropnim radijatorom. Isto usmjereno ponašanje također poboljšava prijem iz željenog smjera.
Kako funkcioniše rog antena?
Rad rog antene može se shvatiti u četiri faze:
- Energija ulazi kroz hranu.Pravougaoni ili kružni talasovod, prelaz koaksijalnog kabla na talasovod ili neki drugi RF interfejs pobuđuje potreban mod propagacije.
- Valovod se postepeno širi.Prošireni dio povećava površinu poprečnog presjeka i smanjuje nagli prijelaz koji bi se dogodio na valovodu s otvorenim krajem.
- Polje se širi preko otvora blende.Geometrija horne kontrolira distribuciju amplitude i faze preko otvora blende. Veličina otvora blende i ujednačenost polja snažno utječu na pojačanje, širinu snopa, bočne reževe i unakrsnu polarizaciju.
- Otvor blende zrači u slobodni prostor.Polja na otvoru blende se kombinuju kako bi se dobio usmjereni dijagram dalekog polja. Veći električni otvor blende uglavnom proizvodi veću usmjerenost i uži snop, pod uslovom da fazna greška i gubici ostanu kontrolisani.
Bljesak ne eliminiše u potpunosti refleksiju ili neusklađenost impedanse. Umjesto toga, pravilno dizajniran bljesak omogućava postepeniji prelaz, pomažući u postizanju prihvatljivog VSWR-a i efikasnosti zračenja u cijelom predviđenom opsegu. Konačne performanse zavise od načina napajanja, ugla bljeska, dužine horne, dimenzija otvora blende, tačnosti proizvodnje i bilo kakvih grebena, nabora, sočiva ili polarizujućih struktura korištenih u dizajnu.
Parametri performansi antene Key Horn
Radni frekvencijski raspon
Korisni frekvencijski opseg mora biti kompatibilan sa napojnim talasovodom ili konektorom i sa geometrijom horne. Performanse treba provjeriti u cijelom potrebnom opsegu, ne samo na centralnoj frekvenciji. Za hornu napajanu talasovodom, odabrani opseg talasovoda i prirubnica su posebno važni.
Pojačanje i veličina otvora blende
Pojačanje opisuje koliko snažno antena koncentrira energiju u određenom smjeru, uključujući i učinak efikasnosti antene. Veće pojačanje obično zahtijeva veći električni otvor. Na nižim frekvencijama, postizanje istog pojačanja obično zahtijeva fizički veću antenu.
Širina snopa i dijagram zračenja
Širina snopa s polovičnom snagom označava ugaonu širinu glavnog snopa. Horna s većim pojačanjem uglavnom ima uži snop. Inženjeri bi također trebali pregledati nivoe bočnih snopova, ponašanje od naprijed do nazad, te obrasce E-ravni i H-ravni jer dvije horne sa sličnim pojačanjem mogu imati različitu pokrivenost i karakteristike bočnih snopova.
VSWR i gubitak povratnog signala
VSWR i gubitak povratnog signala pokazuju koliko je dobro ulaz antene usklađen sa RF sistemom. Loše usklađivanje povećava reflektovanu snagu i može smanjiti snagu koja se isporučuje anteni. Prihvatljiva granica zavisi od predajnika, prijemnika, gubitaka kabla, zahtjeva za kalibraciju i margine sistema.
Polarizacija i unakrsna polarizacija
Horn antene mogu podržavati linearnu, dvostruko-linearnu, kružnu ili dvostruko-kružnu polarizaciju kada su dizajnirane s odgovarajućom strukturom napajanja i polarizacije. Potrebna polarizacija mora odgovarati sistemu. Unakrsna polarizacija, aksijalni odnos za kružnu polarizaciju i izolacija portova za dvostruko polarizirane dizajne trebaju se procijeniti kada je čistoća polarizacije važna.
Rukovanje snagom i RF interfejs
Horne napajane valovodima često se biraju za mikrovalne sisteme velike snage, ali stvarni kapacitet snage ovisi o kompletnom sklopu, uključujući valovod, prijelaze, konektore, pritisak, materijal i radno okruženje. Prirubnica ili koaksijalni konektor moraju mehanički i električno odgovarati ostatku RF lanca.
Uobičajene vrste rog antena
Piramidalna rogasta antena
Piramidalni rog se širi i u E-ravni i u H-ravni pravougaonog talasovoda. To je jedna od najčešće korištenih geometrija roga i uobičajena je u mjerenjima antena, primjenama referentnog pojačanja sa standardom, radarskim sistemima i reflektorskim napajanjima.
Sektorska rog antena
Sektorska horna se širi samo u jednoj ravni. Sektorska horna u E-ravni se širi u E-ravni, dok se sektorska horna u H-ravni širi u H-ravni. Ovi dizajni su korisni kada su potrebne različite širine snopa u dvije glavne ravni ili kada mehanička ograničenja favorizuju širenje u jednoj ravni.
Konusna rog antena
Konusni rog se obično napaja kružnim talasovodom i ima kružni otvor. Može podržati zahtjeve rotacijsko simetričnog snopa i može se konfigurirati za linearnu ili kružnu polarizaciju, ovisno o napajanju i pobuđenom modu.
Antena s valovitim rogom
Valovi se koriste za kontrolu površinskih struja i polja otvora. Dobro dizajnirana valovita rog može osigurati simetričan snop, niske bočne režnjeve i nisku unakrsnu polarizaciju, što je čini atraktivnom za precizne dovode, satelitske komunikacijske sisteme, radioastronomiju i mjerne primjene.
Dvostruko rebrasta i širokopojasna rog antena
Grebeni modificiraju distribuciju polja valovoda i snižavaju efektivnu graničnu frekvenciju, omogućavajući širi radni propusni opseg od mnogih konvencionalnih jednomodnih horni. Dvostruko rebrasti širokopojasni horni se široko koriste u EMC testiranju, nadzoru, širokopojasnim mjerenjima i laboratorijskim sistemima. Njihovo pojačanje, uzorak i VSWR i dalje bi trebali biti pregledani u cijelom opsegu jer širokopojasne performanse nisu ujednačene po defaultu.
Dvostruko polarizirana i cirkularno polarizirana rog antena
Dvostruko polarizirani zvučniki koriste odvojene portove ili ortomodnu strukturu za podršku dvije ortogonalne polarizacije. Cirkularno polarizirani zvučniki uključuju polarizator ili odgovarajuću modalnu strukturu za generiranje desne ili lijeve kružne polarizacije. Ključne specifikacije uključuju izolaciju portova, unakrsnu polarizaciju i aksijalni omjer.
Antena s lećom i rogom
Horna s lećom postavlja elektromagnetnu leću ispred otvora horne kako bi oblikovala fazni front. Ovisno o dizajnu, leća može povećati usmjerenost, smanjiti fizičku dužinu potrebnu za ciljni otvor ili stvoriti fokusirano polje za mjerenje materijala i primjene bliskog polja.
Prednosti i ograničenja rog antena
Prednosti
- Usmjereno zračenje s predvidljivim dijagramima E-ravni i H-ravni
- Korisno pojačanje u mikrovalnim i milimetarskim frekventnim opsezima
- Dobra efikasnost zračenja kada su kontrolisani gubici provodnika i prelaza
- Umjeren do širok radni propusni opseg, ovisno o dizajnu horne i napajanja
- Visoka snaga u odgovarajućim konfiguracijama s napajanjem valovodom
- Mehanička jednostavnost i ponovljive performanse
- Dostupnost u linearnim, dvostruko polarizovanim i cirkularno polarizovanim konfiguracijama
Ograničenja
- Fizička veličina se povećava sa smanjenjem frekvencije ili povećanjem potrebnog pojačanja
- Vrlo veliko pojačanje može zahtijevati veliki otvor blende ili dodatnu leću ili reflektor.
- Fazna greška otvora blende može ograničiti pojačanje i uticati na performanse bočnih režnjeva
- Širokopojasni modeli mogu pokazati značajne promjene u pojačanju i širini snopa u cijelom opsegu
- Zahtjevi za preciznu polarizaciju i niske bočne režnjeve mogu povećati složenost dizajna i proizvodnje.
Primjene rog antene
Mjerenje i kalibracija antene
Karakterizirane antenske horne sa standardnim pojačanjem često se koriste kao referentne antene u mjerenjima pojačanja, dijagrama zračenja, polarizacije i dometa antene. Njihova stabilna geometrija i dobro razumljivo ponašanje korisni su za ponovljivi laboratorijski i metrološki rad.
EMC i EMI testiranje
Širokopojasne antene se koriste za mjerenja zračenog zračenja i testiranje imunosti na zračenje u mikrovalnim frekventnim opsezima. Inženjeri za ispitivanje biraju antenu prema potrebnom opsegu, jačini polja, nivou snage, varijaciji pojačanja i podacima o kalibraciji.
Radar i daljinsko istraživanje
Horn antene mogu služiti kao samostalne usmjerene antene ili kao napojne antene za reflektore u radarima, sistemima za snimanje, daljinsko istraživanje i karakterizaciju materijala. Oblik snopa, čistoća polarizacije i kontrola bočnih latica mogu biti ključni u ovim primjenama.
Satelitska i komunikacija od tačke do tačke
Horn antene se koriste kao napojne i usmjerene antene u mikrotalasnim i milimetarskim talasnim vezama. U zavisnosti od sistema, inženjeri mogu dati prioritet pojačanju, simetriji snopa, kružnoj polarizaciji, niskoj unakrsnoj polarizaciji ili zaštiti okoline.
Dovod reflektora i sočiva
Truba može osvijetliti parabolični reflektor ili dielektrično sočivo. Odabir dijagrama zračenja utiče na osvjetljenje otvora blende, prelijevanje, efikasnost, bočne snopove i ukupni dijagram zračenja kombinovanog antenskog sistema.
Kako odabrati rog antenu
Počnite sa kompletnim sistemskim zahtjevima umjesto da birate samo po pojačanju:
- Definišite operativni opseg.Potvrdite minimalnu i maksimalnu frekvenciju i da li je potreban kontinuirani ili rad na određenoj frekvenciji.
- Postavite cilj pojačanja i pokrivenosti.Uporedite pojačanje zajedno sa širinom snopa u E-ravni i H-ravni preko cijelog opsega.
- Odaberite polarizaciju.Po potrebi odaberite linearnu, dvostruko-linearnu, desno-kružnu, lijevo-kružnu ili dvostruko-kružnu polarizaciju.
- Provjerite kvalitet uzorka.Pregledajte bočne režnjeve, unakrsnu polarizaciju, aksijalni odnos, performanse od prednjeg do zadnjeg dijela i izolaciju portova gdje je to primjenjivo.
- Provjerite podudaranje i interfejs.Potvrdite VSWR ili gubitak povratnog signala, veličinu talasovoda, standard prirubnice, tip konektora i mehaničku montažu.
- Razmotrite moć i okolinu.Uzmite u obzir snagu predajnika, radni ciklus, temperaturu, zaštitu od vremenskih uvjeta, potrebe za radomom i uvjete instalacije.
- Koristite izmjerene podatke gdje je potrebno.Za kalibraciju, ispitivanje usklađenosti i precizne sisteme, koristite podatkovni list specifičan za model i izmjerene podatke kalibracije umjesto da se oslanjate na nominalni opis porodice.
Za praktično poređenje faktora selekcije, pogledajteVodič za odabir RF MISO rog anteneTakođer možete pregledati kompletanDomet RF MISO rog antene.
Često postavljana pitanja
Da li rog antena pojačava signal?
Ne. Horn antena je pasivni uređaj. Njeno pojačanje proizlazi iz usmjeravanja odašiljane ili primljene energije, a ne iz elektronskog pojačanja.
Jesu li sve rog antene širokopojasne?
Ne. Mnoge horne antene nude korisnu širinu pojasa, ali stvarni domet zavisi od napajanja, modova talasovoda, geometrije bljeska, strukture usklađivanja i mreže polarizacije. Horne sa dvostrukim rebrima su posebno dizajnirane za šire širine pojasa.
Šta određuje pojačanje horne antene?
Na pojačanje utiču veličina električnog otvora, efikasnost otvora, fazna i amplitudna raspodjela, gubici u provodniku i frekvencija. Veći električni otvor uglavnom podržava veću usmjerenost, ali je potrebna dobra kontrola polja da bi se veličina otvora pretvorila u korisno pojačanje.
Koja je razlika između horne sa standardnim pojačanjem i širokopojasne horne?
Horna sa standardnim pojačanjem je dizajnirana da obezbijedi predvidljivo, dobro karakterizirano pojačanje u svom specificiranom opsegu i često se koristi kao referenca za mjerenje. Širokopojasna horna daje prioritet radu u širem frekventnom opsegu, pri čemu pojačanje i širina snopa mogu značajnije varirati u tom opsegu.
Rad sa RF MISO-om
RF MISO isporučuje standardne i prilagođene horn antene za mikrotalasne i milimetarske talase, uključujući piramidalne, konusne, širokopojasne, valovite, dvostruko polarizovane, cirkularno polarizovane i dizajne horn antena sa sočivima. Izbor treba uvijek biti zasnovan na specifičnom frekventnom opsegu modela, pojačanju, dijagramu uzorka, polarizaciji, VSWR-u, interfejsu i zahtjevima okoline.
Istražite našeproizvodi od rog antene or kontaktirajte RF MISOkako bismo razgovarali o vašoj prijavi i tehničkim zahtjevima.
Reference i daljnje čitanje
Vrijeme objave: 28. mart 2024.
