Хорна антена е апертурна антена која користи разгранет брановоден систем за лансирање електромагнетна енергија во слободен простор или собирање на дојдовна енергија од дефинирана насока. Нејзината едноставна структура, предвидлив модел на зрачење, релативно висока насоченост и способност за работа преку корисни микробранови и милиметарски бранови пропусни опсези ја прават вообичаен избор за мерење на антени, радар, сателитски комуникации, тестирање на ЕМС, рефлекторски доводи и истражувачки системи.
Ова упатство објаснува како функционираат хорните антени, главните типови на хорни антени, параметрите на перформансите што се важни, нивните предности и ограничувања и како да изберете соодветен дизајн за одредена RF апликација.
Што е антена со рог?
Роговата антена се формира со постепено проширување на крајот на брановодот. Брановодот носи воден електромагнетен режим, додека проширениот дел овозможува премин од помалиот пресек на брановодот кон поголем отвор на зрачење. На отворот, електромагнетното поле е поврзано во слободен простор и формира насочен зрак.
Распрснувањето може да биде правоаголно, пирамидално, конусно, ребресто, брановидно или комбинирано со леќа или поларизаторна мрежа. Секоја геометрија го менува работниот пропусен опсег, засилувањето, ширината на зракот, однесувањето на поларизацијата, фазната распределба, нивото на страничниот лобус и механичката големина на антената.
Антената со рог е пасивна. Таа не создава RF моќност ниту засилува сигнал. Нејзиното очигледно засилување доаѓа од концентрирање на зрачената енергија во потесен аголен регион во споредба со изотропен радијатор. Истото насочно однесување го подобрува и приемот од наменетата насока.
Како работи антената со рог?
Работата на антената со рог може да се разбере во четири фази:
- Енергијата влегува преку доводот.Правоаголен или кружен брановод, коаксијален-брановоден премин или друг RF интерфејс го возбудува потребниот режим на пропагација.
- Брановодот се шири постепено.Раширениот пресек ја зголемува површината на напречниот пресек и го намалува наглиот премин што би се случил кај брановодот со отворени краеви.
- Полето се шири низ отворот.Геометријата на рогот ја контролира амплитудата и фазната распределба низ отворот. Големината на отворот и униформноста на полето силно влијаат врз засилувањето, ширината на зракот, страничните лобуси и вкрстената поларизација.
- Отворот зрачи во слободен простор.Полињата на отворот се комбинираат за да создадат насочен модел на далечно поле. Поголем електричен отвор генерално создава поголема насоченост и потесен зрак, под услов фазната грешка и загубите да останат контролирани.
Распрснувањето не го елиминира целосно несовпаѓањето на рефлексијата или импедансата. Наместо тоа, правилно дизајнираното распрснување обезбедува постепен премин, помагајќи да се постигне прифатлив VSWR и ефикасност на зрачење низ предвидениот опсег. Конечните перформанси зависат од режимот на напојување, аголот на распрснување, должината на рогот, димензиите на отворот, точноста на производството и сите гребени, брановидни набори, леќи или поларизирачки структури што се користат во дизајнот.
Параметри на перформансите на антената со клучна рогна
Работен опсег на фреквенција
Употребливиот фреквентен опсег мора да биде компатибилен со брановодот или конекторот за напојување и со геометријата на рогната. Перформансите треба да се проверат низ целиот потребен опсег, а не само на централната фреквенција. За рог напојуван со брановоди, избраниот брановоден опсег и прирабница се особено важни.
Засилување и големина на отворот
Засилувањето опишува колку силно антената ја концентрира енергијата во одредена насока, вклучувајќи го и ефектот на ефикасноста на антената. Повисокото засилување обично бара поголем електричен отвор. На пониски фреквенции, постигнувањето на истото засилување обично бара физички поголема сирена.
Ширина на зракот и шема на зрачење
Ширината на зракот со половина моќност ја означува аголната ширина на главниот зрак. Сирената со поголемо засилување генерално има потесен зрак. Инженерите треба да ги разгледаат и нивоата на страничните лобуси, однесувањето напред-назад и шемите на Е-рамнината и Х-рамнината, бидејќи две сирени со слично засилување можат да имаат различна покриеност и карактеристики на страничните лобуси.
VSWR и загуба на поврат
VSWR и загубата на поврат покажуваат колку добро влезот на антената е усогласен со RF системот. Лошото усогласување ја зголемува рефлектираната моќност и може да ја намали моќноста испорачана до антената. Прифатливата граница зависи од предавателот, приемникот, загубата на кабел, барањата за калибрација и маргината на системот.
Поларизација и вкрстена поларизација
Рог-антените можат да поддржат линеарна, двојно-линеарна, кружна или двојно-кружна поларизација кога се дизајнирани со соодветна структура на напојување и поларизација. Потребната поларизација мора да одговара на системот. Вкрстената поларизација, аксијалниот однос за кружна поларизација и изолацијата на портите за двојно-поларизирани дизајни треба да се евалуираат кога чистотата на поларизацијата е важна.
Ракување со енергија и RF интерфејс
Роговите напојувани со брановоди често се избираат за микробранови системи со голема моќност, но вистинската моќност зависи од целиот склоп, вклучувајќи го брановодот, транзициите, конекторите, притисокот, материјалот и работната средина. Прирабницата или коаксијалниот конектор мора механички и електрично да одговара на остатокот од RF синџирот.
Вообичаени видови на антени со рог
Пирамидална рог антена
Пирамидален рог се проширува и во Е-рамнината и во H-рамнината на правоаголен брановоден. Тоа е една од најшироко користените геометрии на рог и е честа појава во мерењето на антените, апликациите за стандардно засилување, радарските системи и рефлекторските доводи.
Секторска хорна антена
Секторската рог се проширува само во една рамнина. Секторската рог во Е-рамнина се шири во Е-рамнината, додека секторската рог во H-рамнина се шири во H-рамнината. Овие дизајни се корисни кога се потребни различни ширини на зракот во двете главни рамнини или кога механичките ограничувања фаворизираат проширување во една рамнина.
Конусна рог антена
Конусниот рог обично се напојува со кружен брановоден и има кружен отвор. Може да поддржува ротационо симетрични барања за сноп и може да се конфигурира за линеарна или кружна поларизација, во зависност од режимот на напојување и возбудениот режим.
Брановидна хорна антена
Брановидните елементи се користат за контрола на површинските струи и апертуралните полиња. Добро дизајнираниот брановиден рог може да обезбеди симетричен зрак, ниски странични лобуси и ниска вкрстена поларизација, што го прави привлечен за прецизни доводи, сателитски комуникациски системи, радиоастрономија и мерни апликации.
Дворебрена и широкопојасна рог антена
Гребестите ја менуваат распределбата на брановодните полиња и ја намалуваат ефективната гранична фреквенција, овозможувајќи поширок работен пропусен опсег од многу конвенционални едномодни рогови. Двојно-ребрестите широкопојасни рогови се користат во EMC тестирање, надзор, широкопојасно мерење и лабораториски системи. Нивното засилување, шема и VSWR сепак треба да се прегледаат во целиот опсег бидејќи перформансите на широкопојасниот опсег не се униформни по дифолт.
Двојно поларизирана и кружно поларизирана хорна антена
Двојно поларизираните рогови користат посебни отвори или ортомодна структура за да поддржат две ортогонални поларизации. Кружно поларизираните рогови вклучуваат поларизатор или соодветна модална структура за да генерираат десна или лева кружна поларизација. Клучните спецификации вклучуваат изолација на отворите, вкрстена поларизација и аксијален однос.
Лента рог Антена
Рогата на леќата поставува електромагнетна леќа пред отворот на рогата за да го обликува фазниот фронт. Во зависност од дизајнот, леќата може да ја зголеми насоченоста, да ја намали физичката должина потребна за целниот отвор или да создаде фокусирано поле за мерење на материјалот и апликации во блиско поле.
Предности и ограничувања на рог-антените
Предности
- Насочно зрачење со предвидливи шеми на Е-рамнина и Х-рамнина
- Корисно засилување во однос на микробрановите и милиметарските фреквентни опсези
- Добра ефикасност на зрачење кога се контролирани загубите на спроводници и транзиции
- Умерен до широк работен пропусен опсег, во зависност од дизајнот на сирената и напојувањето
- Висока моќност во соодветни конфигурации напојувани со брановоди
- Механичка едноставност и повторувачки перформанси
- Достапност во линеарни, двојно поларизирани и кружно поларизирани конфигурации
Ограничувања
- Физичката големина се зголемува со намалување на фреквенцијата или зголемување на потребното засилување
- Многу високото засилување може да бара голем отвор на блендата или додаден објектив или рефлектор
- Грешката во фазата на отворот може да го ограничи засилувањето и да влијае на перформансите на страничниот лобус
- Моделите на широкопојасен интернет може да покажат значителни промени во засилувањето и ширината на зракот низ целиот опсег.
- Прецизната поларизација и барањата за ниски странични лобуси можат да ја зголемат комплексноста на дизајнот и производството.
Апликации за антена со рог
Мерење и калибрација на антената
Карактеризираните рогови со стандардно засилување често се користат како референтни антени во мерењата на засилување, шема на зрачење, поларизација и опсег на антени. Нивната стабилна геометрија и добро разбрано однесување се корисни за повторувачка лабораториска и метролошка работа.
EMC и EMI тестирање
Широкопојасните рогови се користат за мерења на зрачената емисија и тестирање на зрачената отпорност во микробранови фреквентни опсези. Тест инженерите ја избираат антената според потребниот опсег, јачината на полето, нивото на моќност, варијацијата на засилувањето и податоците за калибрација.
Радар и далечинско набљудување
Рог-антените можат да послужат како самостојни насочни антени или како доводи за рефлектори во системи за радар, снимање, далечинско набљудување и карактеризација на материјали. Обликот на зракот, чистотата на поларизацијата и контролата на страничните лобуси можат да бидат критични во овие апликации.
Сателитска и комуникација од точка до точка
Хорновидните антени се користат како доводи и насочни антени во микробрановите и милиметарските бранови врски. Во зависност од системот, инженерите можат да дадат приоритет на засилување, симетрија на зракот, кружна поларизација, ниска вкрстена поларизација или заштита на животната средина.
Доводи за рефлектор и леќа
Сирената може да осветли параболичен рефлектор или диелектрична леќа. Изборот на шема на напојување влијае на осветлувањето на отворот, прелевањето, ефикасноста, страничните лобуси и целокупниот шема на зрачење на комбинираниот антенски систем.
Како да изберете антена за рог
Започнете со целокупните системски барања, наместо да избирате само според засилувањето:
- Дефинирајте го оперативниот опсег.Потврдете ги минималните и максималните фреквенции и дали е потребна континуирана или точкаста фреквенција на работа.
- Поставете ја целта за добивка и покриеност.Споредете го засилувањето заедно со ширината на зракот во E-рамнината и H-рамнината низ целиот опсег.
- Изберете ја поларизацијата.Изберете линеарна, двојно-линеарна, десно-кружна, лево-кружна или двојна кружна поларизација по потреба.
- Проверете го квалитетот на шаблонот.Прегледајте ги страничните лобуси, вкрстената поларизација, аксијалниот сооднос, перформансите напред-назад и изолацијата на портите каде што е применливо.
- Потврдете го совпаѓањето и интерфејсот.Потврдете го VSWR или повратниот губиток, големината на брановодот, стандардот на прирабницата, типот на конектор и механичката монтажа.
- Размислете за моќта и околината.Земете ги предвид моќноста на предавателот, работниот циклус, температурата, заштитата од временските услови, потребите на радомот и условите за инсталација.
- Користете ги измерените податоци каде што е потребно.За калибрација, тестирање на усогласеност и прецизни системи, користете го техничкиот лист специфичен за моделот и измерените податоци за калибрација, наместо да се потпирате на номинален опис на семејството.
За практична споредба на факторите на селекција, видете гоВодич за избор на RF MISO антена за рогИсто така, можете да го прелистате целиотRF MISO опсег на антена за рог.
Често поставувани прашања
Дали антената со сирена го засилува сигналот?
Не. Антената со ролна е пасивен уред. Нејзиното засилување произлегува од насочување на пренесена или примена енергија, а не од електронско засилување.
Дали сите антени со сирена се широкопојасни?
Не. Многу рог-антени нудат корисен пропусен опсег, но вистинскиот опсег зависи од доводот, режимите на брановоди, геометријата на разгорување, структурата на усогласување и мрежата на поларизација. Двојно-ребрестите рогови се специјално дизајнирани за пошироки пропусни опсези.
Што го одредува засилувањето на антената со сирена?
Засилувањето е под влијание на големината на електричниот отвор, ефикасноста на отворот, распределбата на фазата и амплитудата, загубата на проводник и фреквенцијата. Поголемиот електричен отвор генерално поддржува поголема насоченост, но потребна е добра контрола на полето за да се претвори големината на отворот во корисно засилување.
Која е разликата помеѓу рог со стандардно засилување и широкопојасен рог?
Сирената со стандардно засилување е дизајнирана да обезбеди предвидливо, добро карактеризирано засилување во својот специфициран опсег и често се користи како референца за мерење. Широкопојасната сирена дава приоритет на работата во поширок фреквентен опсег, со засилување и ширина на зракот кои можат значително да варираат во тој опсег.
Работа со RF MISO
RF MISO испорачува стандардни и прилагодени рог-антени за микробранови и милиметарски бранови апликации, вклучувајќи пирамидални, конусни, широкопојасни, брановидни, двојно поларизирани, кружно поларизирани и леќни дизајни на рог. Изборот секогаш треба да се базира на фреквентниот опсег, засилувањето, шемата, поларизацијата, VSWR, интерфејсот и еколошките барања специфични за моделот.
Истражете го нашиотпроизводи за антена со рог or контактирајте RF MISOза да разговараме за вашата апликација и техничките барања.
Референци и дополнително читање
Време на објавување: 28 март 2024 година
