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Verstärkungs- und Strahlbreitenrechner für Hornantennen

Berechnen Sie den Gewinn der Pyramidenhornantenne, die Strahlbreiten der E- und H-Ebene mit halber Leistung und die effektive Aperturfläche für Mikrowellenanwendungen

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Formel

G = 10·log₁₀(4π·η·A/λ²)

G— Gain (dBi)
η— Aperture efficiency (≈0.5)
A— Aperture area (W×H) (m²)
λ— Wavelength (c/f) (m)
θ_E— E-plane HPBW ≈ 51λ/H (degrees)

Wie es funktioniert

Hornantennen sind wellenleitergespeiste Richtantennen, die sich durch ihre charakteristische abgeflachte Form auszeichnen, die sich allmählich von einer schmalen Eingangsöffnung zu einer größeren Apertur ausdehnt. Die Verstärkung einer Hornantenne wird im Wesentlichen von ihrer physikalischen Geometrie bestimmt, insbesondere von den Abmessungen ihrer Apertur und der Wellenlänge der Betriebsfrequenz. Wenn die Mündung der Antenne im Verhältnis zur Wellenlänge zunimmt, verbessern sich Richtwirkung und Verstärkung, weshalb Hornantennen in Mikrowellen- und Millimeterwellen-Kommunikationssystemen unverzichtbar sind.

Bearbeitetes Beispiel

Stellen Sie sich eine Standard-Pyramidenhornantenne mit den folgenden Spezifikationen vor: Wellenleiterbreite (a) = 22,86 mm, Wellenleiterhöhe (b) = 10,16 mm, Hornlänge = 50 mm und Betriebsfrequenz = 10 GHz. Verwenden Sie die Standardverstärkungsformel: Verstärkung (dBi) = 10 * log10 [(ω* π * a* b)/(λ^2)], wobei ω die Apertureffizienz ist (typischerweise 0,55-0,7) und λ die Wellenlänge ist. Bei Berechnung von λ = 0,03 m, a = 0,02286 m, b = 0,01016 m und unter Verwendung von λ = 0,6 ergibt die Berechnung eine Verstärkung von ungefähr 17,4 dBi.

Praktische Tipps

  • ✓Passen Sie die Abmessungen der Hornantenne immer an den gewünschten Frequenzbereich an
  • ✓Eine höhere Verstärkung erfordert größere Blendenabmessungen
  • ✓Berücksichtigen Sie für eine optimale Leistung das Wellenleitermaterial und die Oberflächenpräzision
  • ✓Verwenden Sie geeignete Techniken zur Impedanzanpassung, um Reflexionsverluste zu minimieren

Häufige Fehler

  • ✗Vernachlässigung der Kompatibilität mit dem Wellenleitermodus
  • ✗Ignorieren der Blendeneffizienz bei Verstärkungsberechnungen
  • ✗Verwendung falscher Wellenlängenmessungen
  • ✗Ohne Berücksichtigung der Einspeisepunktimpedanz

Häufig gestellte Fragen

Die Verstärkung wird hauptsächlich durch Blendengröße, Frequenz und Blendeneffizienz beeinflusst
Hornantennen bieten im Vergleich zu einfachen Dipol- oder Patchantennen in der Regel eine höhere Richtwirkung und Verstärkung
Ja, durch Erhöhung der Blendengröße, Verbesserung der Oberflächenpräzision und Optimierung des Vorschubdesigns

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