Was ist eine Hornantenne? Was sind ihre Hauptprinzipien und Anwendungen?

Hornantenneist eine Oberflächenantenne, eine Mikrowellenantenne mit kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt, bei der sich der Wellenleiteranschluss allmählich öffnet. Sie ist der am weitesten verbreitete Mikrowellenantennentyp. Ihr Strahlungsfeld wird durch die Öffnungsgröße und die Ausbreitungsart des Lautsprechers bestimmt. Der Einfluss der Hornwand auf die Strahlung lässt sich mithilfe des Prinzips der geometrischen Beugung berechnen. Bei unveränderter Hornlänge nehmen die Größe der Öffnungsfläche und die quadratische Phasendifferenz mit zunehmendem Öffnungswinkel zu, die Verstärkung bleibt jedoch mit der Größe der Öffnungsfläche unverändert. Um das Frequenzband des Lautsprechers zu erweitern, muss die Reflexion an Hals und Öffnung des Lautsprechers reduziert werden; die Reflexion nimmt mit zunehmender Öffnungsgröße ab. Hornantennen sind relativ einfach aufgebaut, ihr Richtdiagramm ist relativ einfach und leicht zu steuern. Sie werden üblicherweise als mitteldirektionale Antenne eingesetzt. Parabolreflektor-Hornantennen mit großem Frequenzbereich, geringen Nebenkeulen und hohem Wirkungsgrad werden häufig in der Mikrowellen-Relaiskommunikation eingesetzt.

Das Strahlungsfeld einer Hornantenne lässt sich mithilfe des Huygensschen Prinzips aus dem Oberflächenfeld berechnen. Das Öffnungsoberflächenfeld wird durch die Größe der Öffnungsoberfläche und das Ausbreitungsmuster der Hornantenne bestimmt. Mithilfe der geometrischen Beugungstheorie lässt sich der Einfluss der Hornwand auf die Strahlung berechnen, sodass das berechnete Muster und der gemessene Wert bis zur hinteren Nebenkeule gut übereinstimmen. Die Strahlungseigenschaften werden durch die Größe und Feldverteilung der Öffnungsoberfläche bestimmt, während die Impedanz durch die Reflexion des Lautsprecherhalses (beginnende Diskontinuität) und der Öffnungsoberfläche bestimmt wird. Bei konstanter Hornlänge und allmählicher Vergrößerung des Öffnungswinkels des Horns nehmen die Größe der Öffnungsoberfläche und die quadratische Phasendifferenz gleichzeitig zu, jedoch nimmt die Verstärkung nicht gleichzeitig mit der Größe der Öffnungsoberfläche zu, sondern erreicht den Maximalwert. Lautsprecher mit dieser Größe der Öffnungsoberfläche gelten als die besten Lautsprecher. Konische und pyramidenförmige Hörner verbreiten sphärische Wellen, während fächerförmige Hörner, die sich an einer Oberfläche (E- oder H-Oberfläche) öffnen, zylindrische Wellen verbreiten. Das Oberflächenfeld der Hornmündung ist ein Feld mit quadratischer Phasendifferenz. Die Größe der quadratischen Phasendifferenz hängt von der Hornlänge und der Größe der Mündungsoberfläche ab.

Hornantennen werden häufig in den folgenden Bereichen verwendet: 1. Zuleitungen für große Radioteleskope, reflektierende Antennenzuleitungen für Satellitenbodenstationen und reflektierende Antennenzuleitungen für Mikrowellenrelaiskommunikation; 2. Einheitsantennen für Phased-Array-Antennen; 3. Antennen. Bei Messungen werden Hornantennen oft als allgemeiner Standard für die Kalibrierung und Verstärkungsprüfung anderer Antennen mit hoher Verstärkung verwendet.