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ホーンアンテナゲインおよびビーム幅カリキュレータ

マイクロ波アプリケーションのピラミッド型ホーンアンテナゲイン、EプレーンとHプレーンのハーフパワービーム幅、および有効開口面積の計算

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公式

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)

仕組み

ホーンアンテナは導波管給電方式の指向性アンテナで、狭い入力からより広い口径へと徐々に広がる独特のフレア形状が特徴です。ホーンアンテナのゲインは、基本的にその物理的形状、具体的には開口部の寸法と動作周波数の波長によって決まります。アンテナの口のサイズが波長に比べて大きくなると、指向性とゲインが向上するため、マイクロ波やミリ波通信システムではホーンアンテナが不可欠になります。

計算例

導波管幅 (a) = 22.86 mm、導波管高さ (b) = 10.16 mm、ホーンの長さ = 50 mm、動作周波数 = 10 GHz の標準ピラミッド型ホーンアンテナを考えてみましょう。標準的なゲイン式を使うと、ゲイン (dBi) = 10 * log10 [(* π * a * b)/(λ^2)] となります。ここで、ηは開口効率 (通常は0.55-0.7)、λは波長です。λ = 0.03 m、a = 0.02286 m、b = 0.01016 m を計算し、= 0.6 を使用して計算すると、約 17.4 dBi のゲインが得られます。

実践的なヒント

  • ✓ホーンアンテナの寸法は、常に希望の周波数範囲に合わせてください
  • ✓ゲインが高いほど、開口部の寸法が大きくなります
  • ✓最適な性能を得るには、導波管の材質と表面精度を考慮してください
  • ✓適切なインピーダンスマッチング技術を使用して反射損失を最小限に抑える

よくある間違い

  • ✗導波管モードの互換性を無視する
  • ✗ゲイン計算におけるアパーチャ効率の無視
  • ✗誤った波長測定値の使用
  • ✗給電点インピーダンスを考慮していない

よくある質問

ゲインは主にアパーチャのサイズ、周波数、アパーチャ効率の影響を受けます
ホーンアンテナは通常、単純なダイポールアンテナやパッチアンテナに比べて指向性とゲインが高くなります。
はい、開口サイズを大きくし、表面精度を向上させ、フィード設計を最適化することで可能です

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