ホーンアンテナは、構造が簡単で、周波数範囲が広く、電力容量が大きく、利得が高いため、広く使用されているアンテナの1つです。ホーンアンテナ大規模な電波天文学、衛星追跡、および通信アンテナの給電アンテナとしてよく使用されます。反射板やレンズへの給電として機能することに加えて、フェーズド アレイの一般的な要素であり、他のアンテナのキャリブレーションやゲイン測定の共通基準としても機能します。
ホーンアンテナは、方形導波管または円形導波管を特定の方法で徐々に展開することによって形成される。導波管口面が徐々に拡大することにより、導波管と自由空間との整合性が向上し、反射係数が小さくなります。給電方形導波管では、可能な限りシングルモード伝送、つまり TE10 波のみを伝送する必要があります。これにより、信号エネルギーが集中して損失が低減されるだけでなく、モード間干渉や複数のモードによって引き起こされる追加の分散の影響も回避されます。。
ホーンアンテナのさまざまな展開方法に応じて、次のように分類できます。セクターホーンアンテナ、ピラミッドホーンアンテナ、コニカルホーンアンテナ, 波形ホーンアンテナ、リッジ型ホーン アンテナ、マルチモード ホーン アンテナなど。これらの一般的なホーン アンテナについては以下で説明します。一つ一つ紹介
セクターホーンアンテナ
Eプレーンセクターホーンアンテナ
E面セクタホーンアンテナは、電界方向にある角度で開いた方形導波管で構成されています。
以下の図は、E 面セクター ホーン アンテナのシミュレーション結果を示しています。このパターンの E 面方向のビーム幅は、H 面方向よりも狭いことがわかります。これは、E 面の開口部が大きいためです。
H面セクターホーンアンテナ
H面セクタホーンアンテナは、磁界方向にある角度で開いた方形導波管で構成されています。
下図はH面セクターホーンアンテナのシミュレーション結果を示しています。このパターンの H 面方向のビーム幅は E 面方向よりも狭いことがわかります。これは、H 面の開口部が大きいためです。
RFMISOセクターホーンアンテナ製品：
RM-SWHA187-10
RM-SWHA28-10
ピラミッドホーンアンテナ
ピラミッドホーンアンテナは、同時に2方向に一定の角度で開いた方形導波管で構成されています。
下の図は、ピラミッド型ホーン アンテナのシミュレーション結果を示しています。その放射特性は基本的に E 面と H 面のセクター ホーンの組み合わせです。
コニカルホーンアンテナ
円形導波管の開放端がホーン形状の場合、コニカルホーンアンテナと呼ばれます。コーン ホーン アンテナには、その上に円形または楕円形の開口部があります。
下の図はコニカルホーンアンテナのシミュレーション結果を示しています。
RFMISOコニカルホーンアンテナ製品：
RM-CDPHA218-15
RM-CDPHA618-17
波形ホーンアンテナ
コルゲートホーンアンテナは、内面が波形になっているホーンアンテナです。広い周波数帯域、低い交差偏波、良好なビーム対称性などの利点がありますが、構造が複雑で加工難易度やコストが高くなります。
コルゲートホーンアンテナは、角錐コルゲートホーンアンテナとコニカルコルゲートホーンアンテナの2種類に分類できます。
RFMISOコルゲートホーンアンテナ製品：
RM-CHA140220-22
ピラミッド型波形ホーンアンテナ
コニカルコルゲートホーンアンテナ
下の図はコニカルコルゲートホーンアンテナのシミュレーション結果を示しています。
リッジホーンアンテナ
従来のホーンアンテナの動作周波数が 15 GHz を超えると、バックローブが分割され始め、サイドローブのレベルが増加します。スピーカーキャビティにリッジ構造を追加すると、帯域幅が増加し、インピーダンスが減少し、ゲインが増加し、放射の指向性が強化されます。
リッジド ホーン アンテナは、主にダブルリッジ ホーン アンテナと 4 リッジ ホーン アンテナに分けられます。以下では、シミュレーションの例として、最も一般的なピラミッド型ダブルリッジ ホーン アンテナを使用します。
ピラミッド ダブル リッジ ホーン アンテナ
導波管部とホーン開口部の間に2つのリッジ構造を追加したものがダブルリッジホーンアンテナです。導波路部分はバックキャビティとリッジ導波路に分かれています。バックキャビティは、導波管内で励起された高次モードをフィルタリングして除去することができます。リッジ導波路はメインモード伝送のカットオフ周波数を下げ、周波数帯域を広げるという目的を達成します。
リッジ型ホーンアンテナは、同じ周波数帯域において一般的なホーンアンテナよりも小さく、同じ周波数帯域において一般的なホーンアンテナよりも高い利得を有する。
下の図は、ピラミッド型ダブルリッジホーンアンテナのシミュレーション結果を示しています。
マルチモードホーンアンテナ
多くのアプリケーションでは、ホーン アンテナは、すべての平面での対称パターン、$E$ 平面と $H$ 平面での位相中心の一致、およびサイド ローブの抑制を提供する必要があります。
マルチモード励起ホーン構造により、各面のビーム等化効果が向上し、サイドローブレベルを低減できます。最も一般的なマルチモード ホーン アンテナの 1 つは、デュアルモード コニカル ホーン アンテナです。
デュアルモードコニカルホーンアンテナ
デュアルモードコーンホーンは、高次モード TM11 モードを導入することで $E$ 面パターンを改善し、そのパターンが軸対称の等化ビーム特性を持つようにします。下図は、円形導波路におけるメインモードTE11モードと高次モードTM11の開口電界分布とその合成された開口電界分布の模式図です。
デュアルモードコニカルホーンの構造実装形式は独特ではありません。一般的な実装方法には、ポッター ホーンやピケット ポッター ホーンなどがあります。
下の図は、Potter デュアルモード コニカル ホーン アンテナのシミュレーション結果を示しています。
投稿時刻: 2024 年 3 月 1 日
