Прямоугольные Рога

Этот тип рупорных антенн имеет прямоугольный волновод, обычно питаемый монополем. В таких рогах происходит сжигание в обеих стенках E-плоскости и H-плоскости прямоугольного волновода. Апертура рога прямоугольная. Перечисленные ниже параметры будут использоваться при моделировании этого типа рога.

FL = Длина факела рупора

FW = Ширина факела рупора

FH = Высота факела рупора

L = Длина волновода

W = Ширина волновода

H = Высота волновода

Для примера:

FL = 0.0348;
FW = 0.035;
FH = 0.035;
L = 0.03;
W = 0.024;
H=0.012;
FO=[0.01 0];
ant1 = horn('FlareLength',FL,'FlareWidth',FW,'FlareHeight',FH,'Length',L,...
             'Width',W,'Height',H,'FeedOffset',FO);
show(ant1);

Конический Рог

Этот конический рог имеет волновод округлой формы. Апертура этой антенны является круглой, а не прямоугольной с конической структурой, выходящей из волновода. Перечисленные ниже параметры будут использоваться при моделировании этого типа рога.

R = Радиус кругового волновода

WH = Высота кругового волновода

CH = Высота конуса

AR = АпертураРадиус конуса

Для примера:

R = 0.012;
WH = 0.03;
CH = 0.0348;
AR = 0.035;
ant2 = hornConical('Radius',R,'WaveguideHeight',WH,'ConeHeight',CH,'ApertureRadius',AR);
show(ant2);

Конический гофрированный рог

Рифленая рупорная антенна похожа на расширение для конического рога с некоторыми дополнительными функциями. Эта антенна состоит из пазов или пазов, покрывающих внутреннюю поверхность конуса. Обычно такой тип рогов имеет от 5 до 6 гофр на длину волны.

z1 = FirstCorrugateDistance, расстояние от конца волновода до первого гофра. Гофры на поверхности конуса начинаются с металла, за которым следует канавка, и повторяются по длине конуса. Таким образом, расстояние измеряется от конца волновода до конца первой канавки

p = Тангаж, Расстояние между двумя последовательными рифлениями. Количеством гофр можно управлять с помощью этого свойства

w = РифленаяШирина, Ширина канавки или рифления.

d1 = Глубина гофра, глубина гофра. Обычно глубина выбирается такой, чтобы она равнялась 0,25$\lambda$

Для примера:

z1=0.006;
p=0.002;
w=0.0008;
d1=0.004;
ar=0.018;
ch=0.0348;
ant3 = hornConicalCorrugated('FirstCorrugateDistance',z1,'Pitch',p,'CorrugateWidth'...
                              ,w,'CorrugateDepth',d1,'ConeHeight',ch,'ApertureRadius',ar);
show(ant3);

Вид в разрезе гофрированного рога

xlim([0 60]);
zlim([0 10]);
view(-88,35);

Прямоугольный гофрированный рог

Прямоугольный гофрированный рог является расширением для рупорной антенны с гофрами по ширине и высоте факела.

FL = Длина факела рупора

FW = Ширина факела рупора

FH = Высота факела рупора

L = Длина волновода

W = Ширина волновода

H = Высота волновода

FCD = Первое гофрированное расстояние

CD = глубина гофра

Для примера:

FL = 0.0348;
FW = 0.035;
FH = 0.035;
L = 0.03;
W = 0.024;
H=0.012;
FCD=0.01;
CD=[0.005 0.0075];
ant4 = hornCorrugated('FlareLength',FL,'FlareWidth',FW,'FlareHeight',FH,'Length',L,...
             'Width',W,'Height',H,'FirstCorrugateDistance',FCD,'CorrugateDepth',CD);
show(ant4);

Приложения

Рупорные антенны широко используются в спутниковой связи как питающие антенны в кассегрене, параболические рефлекторные антенны. Эти антенны направляют луч в сторону отражателя. Давайте сравним коэффициент усиления, обеспечиваемый этими антеннами в таких приложениях.

Для cassegrain антенна с horn в качестве возбудителя анализируйте шаблон на 10 ГГц. Создайте PatternPlotOptions объект, чтобы изменить величину для графика.

ant5=cassegrain;
ant5.Exciter=ant1;
ant5.Exciter.Tilt=270;
ant5.Exciter.TiltAxis=[0 1 0];
az = 0:2:360;
el = -90:1:90;
patOpt = PatternPlotOptions;
patOpt.MagnitudeScale = [-15 35];
pattern(ant5,10e9,az,el,'patternOptions',patOpt);

Для cassegrain антенна с hornConical в качестве возбудителя анализируйте шаблон на 10 ГГц

ant5.Exciter=ant2;
ant5.Exciter.Tilt=-90;
figure;
pattern(ant5,10e9,az,el,'patternOptions',patOpt);

Для cassegrain антенна с hornConicalCorrugated в качестве возбудителя анализируйте шаблон на 10 ГГц. Коэффициент усиления, обеспечиваемый гофрированным рупорным антеннам, больше по сравнению с другими рогами из-за глубины рифления и тангажа гофр, которые приводят к нижним боковым лепесткам.

ant5.Exciter=ant3;
ant5.Exciter.Tilt=-90;
figure;
pattern(ant5,10e9,az,el,'patternOptions',patOpt);

Для cassegrain антенна с hornCorrugated в качестве возбудителя постройте график диаграммы направленности излучения на частоте 10 ГГц.

ant5.Exciter=ant4;
ant5.Exciter.Tilt=270;
ant5.Exciter.TiltAxis=[0 1 0];
figure;
pattern(ant5,10e9,az,el,'patternOptions',patOpt);

Заключение

Рупорные антенны часто имеют направленную диаграмму направленности излучения с более высоким усилением антенны и относительно просты в изготовлении.

Ссылки

[1] П. Пикса, «Сравнение конического рога с оптимизированной гофрированной поверхностью и гофрированным рогом», Труды 21-й Международной конференции Radioelektronika 2011, Брно, 2011, стр. 1-3.

[2] Р. П. Джадхав, В. Явнакаш Донгре и А. Хеддалликар, «Проектирование антенны X-диапазона конического рога с использованием коаксиальной подачи и усовершенствованной техники проектирования для повышения пропускной способности», 2017 Международная конференция по вычислениям, связи