Antena tanduk

Antena klakson adalah antena yang terdiri dari klakson logam dan pandu gelombang radio yang dipasang pada klakson. Antena tanduk digunakan untuk radiasi terarah dan penerimaan gelombang radio gelombang mikro.

Selain itu, antena klakson digunakan sebagai antena independen pada alat ukur dan instrumen, satelit komunikasi, dll. Pola radiasi antena bergantung pada distribusi medan di bagian terbesar klakson, yaitu bukaan klakson. Bukaan ditentukan oleh bentuk dan dimensi geometris permukaan tanduk. Bentuknya bermacam-macam, mulai dari horn sektoral, kerucut, piramid, dan lain-lain. Selain itu, ada juga modifikasi antena horn, seperti antena yang permukaannya berbentuk kurva halus, permukaan dalamnya halus, dan lain-lain. Karakteristik listrik antena tanduk. Mereka digunakan untuk mendapatkan pola radiasi dengan lobus samping berdaya rendah, dengan sumbu simetris, dll. Untuk mengoreksi sifat arah antena klakson, lensa percepatan atau perlambatan ditempatkan di bukaan klakson. Dalam kasus tertentu, agar antena klakson lebih cocok dengan pandu gelombang radio, elemen penyetelan dan bagian pencocokan dipasang di dalamnya, sedangkan klakson memiliki permukaan pembangkit parabola. Tanduk antenanya ada persilangan, yang meningkat dari satu ujung bel ke ujung lainnya. Berkat penampangnya, transisi mulus tercipta dari pandu gelombang ke ruang bebas hambatan gelombang.

Pada antena tanduk parabola, tanduknya memancarkan gelombang yang datang pada segmen paraboloid. Dipantulkan dari ruas tersebut, gelombang dipancarkan melalui bukaan bel. Untuk menghasilkan gelombang bidang, fokus reflektor harus diimbangi dengan pusat fase klakson.

Antena horn berfungsi untuk penerimaan, berputar pada porosnya yang letaknya tegak lurus terhadap bidang. Di dalam bidang, karakteristik directivity dihilangkan. Detektor kristal dengan amplifier dihubungkan ke output antena klakson. Dengan sinyal lemah, karakteristik tegangan arus kuadrat terbentuk di detektor, oleh karena itu, kuadrat kuat medan sesuai dengan pembacaan indikator. Sumber gelombang elektromagnetik adalah antena yang berfungsi untuk transmisi, bersifat stasioner dan terletak pada jarak yang cukup jauh dari antena horn. Untuk mengukur karakteristik arah antena, antena diputar pada sudut tertentu. Setelah itu, pembacaan dicatat pada perangkat yang berdekatan dengan antena. Antena diputar melalui suatu sudut, dan datanya direkam hingga antena horn berputar 360°, yaitu hingga antena menyelesaikan satu putaran penuh pada porosnya.

Antena tanduk

Ujung pandu gelombang yang terbuka dapat digunakan sebagai pemancar energi elektromagnetik.

Emisi gelombang dari ujung terbuka pandu gelombang dijelaskan oleh fakta bahwa terdapat medan elektromagnetik bolak-balik di dalam lubang dan dimensi lubang ini sebanding dengan panjang gelombang. Oleh karena itu, lubang pandu gelombang dapat dianggap sebagai antena multivibrator. Karakteristik directivity dari emitor tersebut bergantung pada jenis gelombang dalam pandu gelombang dan ukuran lubang.

Jika hanya satu gelombang sederhana yang merambat pada pandu gelombang, misalnya H 1O, maka karakteristik directivity mempunyai bentuk yang kurang lebih sama seperti terlihat pada Gambar 3.56:

Pandu gelombang yang memancar jarang digunakan, karena ini memiliki kelemahan sebagai berikut:

Tidak ada kecocokan (yaitu, gelombang datang dipantulkan dari ujung terbuka pandu gelombang), sehingga terdapat rezim gelombang campuran di pandu gelombang, yang menyebabkan kerugian yang tidak perlu;

Karakteristik directivity-nya ternyata cukup luas, sebab Dimensi lubang pancaran kecil dibandingkan dengan panjang gelombangnya.

Untuk mempersempit karakteristik directivity, perlu untuk meningkatkan ukuran lubang pemancar, sambil mempertahankan medan sefasa di dalamnya. Hal ini dapat dilakukan dengan memasang antena horn pada ujung terbuka pandu gelombang (Gbr. 3.57). Dalam prakteknya, tiga jenis tanduk digunakan: sektoral, piramidal, kerucut.

Dua tanduk pertama dirangsang oleh pandu gelombang persegi panjang, yang ketiga oleh pandu gelombang melingkar. Dalam hal ini, jenis gelombang utama digunakan dalam pandu gelombang.

Prinsip pengoperasian antena horn sama dengan prinsip pengoperasian pandu gelombang. Medan kira-kira sefasa dimasukkan ke dalam bukaan klakson, dan bukaan tersebut dapat dianggap sebagai antena dalam fasa multivibrator. Klakson menciptakan transisi mulus dari pandu gelombang ke ruang kosong. Karena hal ini, pantulan gelombang dari lubang pancaran klakson dihilangkan dan pencocokan pandu gelombang tercapai.

Karakteristik terarah antena tanduk tergantung pada dimensinya: panjang - aku, lebar - D, ketinggian - H, sudut bukaan

Gambar 3.58 menunjukkan bentuk perkiraan karakteristik arah tanduk sektoral. Dari gambar ini terlihat jelas bahwa lebar lobus utama karakteristik akan semakin kecil pada bidang yang ditempatinya ukuran yang lebih besar juru bicara

Kekurangan antena tanduk: besar dengan karakteristik directivity yang sempit. Kerugian ini dapat dihilangkan jika, untuk memperoleh respon yang tajam, digunakan beberapa tanduk yang lebih pendek, terletak berdekatan dan tereksitasi dalam fase.

Keuntungan antena tanduk: kesederhanaan desain, lobus samping kecil.

Perhitungan antena pengarah………………………………………3

Perhitungan antena horn…………………………………………………………10

Perhitungan antena parabola cermin tunggal…………………17

Kesimpulan dari perhitungan pekerjaan………………………………………..24

Daftar referensi………………………………………………….25

Antena vibrator digunakan dalam rentang panjang gelombang milimeter, sentimeter, desimeter, meter, dan panjang gelombang yang lebih panjang dan merupakan konduktor lurus yang tereksitasi pada titik-titik tertentu. Antena vibrator, tergantung pada desainnya, memiliki faktor pengarahan dari beberapa unit hingga puluhan ribu dan digunakan dalam sistem komunikasi radio, navigasi radio, televisi, telemetri, dan bidang teknik radio lainnya.

Untuk meningkatkan directivity, digunakan vibrator dengan reflektor dan satu atau lebih pengarah. Antena seperti ini disebut antena pengarah dan banyak digunakan di berbagai bidang komunikasi radio dalam rentang VHF. Semakin banyak direktur maka semakin besar KND dan sudah menjadi kelopak utama DN. Biasanya, efisiensi antena pengarah adalah 10...30, tetapi desain antena pengarah dengan efisiensi = 80...100 diketahui.

Menggambar 1.1 - Bentuk umum antena direktur

Gambar tersebut menunjukkan vibrator aktif dengan panjang , reflektor dengan panjang , pengarah dengan panjang , boom, tiang dan kotak pemasangan antena, serta jarak dari vibrator ke reflektor, dari vibrator ke direktur, dan panjang antena itu sendiri.

Perhitungan teoritis parameter antena.

Pada antena pengarah, panjang vibrator aktif dibuat sama dengan panjang resonansi:

Dengan panjang ini, resistansi masukan memiliki bagian reaktif mendekati nol. Panjang reflektor harus lebih panjang dari panjang resonansi:

Panjang direktur dibuat kurang dari panjang resonansi:

Apalagi, masa jabatan direksi semakin berkurang dari yang pertama hingga yang terakhir.

Untuk sistem vibrator-reflektor, jarak optimal, dari sudut pandang efisiensi maksimum, dipilih dalam batas:

Untuk sistem, vibrator adalah pengarah pertama:

Jarak antar direktur yang bertetangga diambil dalam batasan:

Panjang gelombang ditentukan dengan menggunakan rumus:

Dimana kecepatan cahaya dan frekuensi saluran. Karena kita diberikan 5 - 6 saluran televisi, kemudian kita ambil frekuensi rata-rata dari pita frekuensi yang ditempati kedua saluran tersebut: , maka panjang gelombang dari rumus (1.7) akan sama dengan:

Mari kita hitung panjang vibrator antena dan jarak antara keduanya menggunakan rumus (1.1 – 1.6):

Kami akan mengambil total panjang antena dan gambarnya pada Gambar 1.2 dari program VIBRAT.

Menggambar 1.2 - Tampilan umum antena pengarah terhitung

Untuk mencari pola arah antena pengarah pada bidang, kita menggunakan rumus (1.8):

Dimana adalah jumlah vibrator, k adalah bilangan gelombang, dan merupakan jarak rata-rata antar vibrator.

Mengganti (1.9) dan (1.10) menjadi (1.8) dan nilai numerik, kita memperoleh ekspresi untuk menemukan pola antena pengarah tertentu:

Kami akan membuat pola radiasi yang dinormalisasi menggunakan paket Mathcad. Karena itu simetris terhadap nol, maka kita akan membangunnya untuk:

Menggambar 1.3 - DN di pesawat

Dari grafik tersebut Anda dapat menentukan lebar lobus utama dan ketinggian maksimum lobus samping: .

Faktor pengarahan dan lebar lobus utama ditentukan dengan rumus (1.10-1.11):

Koefisien dan ditentukan dari grafik pada Gambar 1.4:

Menggambar 1.4 - Grafik peluang

Mari kita tentukan panjang gelombang antena:

Mengetahui panjang gelombang antena dan menggunakan Gambar 1.4, kita menentukannya. Kemudian:

Mari kita bandingkan hasil perhitungan yang diperoleh dengan hasil perhitungan antena pengarah yang dimodelkan dalam program. Ada sedikit perbedaan dalam hasil tersebut karena rumus yang digunakan bersifat perkiraan dan tidak memperhitungkan beberapa faktor.

Menggambar 1.5 - Antena direktur dihitung dalam VIBRAT

Kesimpulan: kami menghitung faktor pengarahan, parameter DP dan DP antena pengarah dalam rentang frekuensi tertentu. Dengan menggunakan program VIBRAT, kami mensimulasikan antena ini dan memverifikasi validitas parameter yang diperoleh.

Antena tanduk termasuk dalam kelas yang disebut antena bukaan. Aperture merupakan area bukaan antena yang efektif. Antena seperti itu, tidak seperti antena kawat, “menangkap gelombang” secara langsung dengan bukaannya, dan antena tanduk adalah contoh utama dari hal ini. Ini mirip dengan cara paus biru menangkap plankton. Semakin banyak membuka mulutnya (bukaan), semakin banyak plankton ( energi elektromagnetik) akan menangkap. Dengan kata lain, penguatan antena klakson berbanding lurus dengan luas bukaan klakson, dan kita dapat mencapai penguatan yang mengesankan hanya dengan meningkatkan ukurannya. Antena tanduk banyak digunakan dalam komunikasi relai radio profesional atau sebagai pengumpan antena parabola.

Dengan membuat antena klakson sederhana dengan tangan kita sendiri tanpa trik khusus pemerataan fase, seperti klakson berbentuk H, kita dapat mencapai penguatan hingga 20-25 dBi. Keuntungan dari antena horn termasuk fakta bahwa antena ini cukup broadband dan, oleh karena itu, mempunyai kemampuan pengulangan yang baik, sudah cukup desain sederhana dengan keuntungan yang relatif tinggi. Di antara kekurangannya, kita dapat menyebutkan tingginya konsumsi material dibandingkan, misalnya dengan antena patch panel, yang memiliki gain yang sama, serta angin yang besar. Banyak orang yang tidak disebutkan namanya merasa tidak nyaman dengan penggunaan antena klakson sebagai standar pengukuran pada peralatan profesional. Kemana kita akan pergi dengan kaleng kita? Nah, apakah salah menggunakan kaleng sebagai antena alih-alih menggunakan pandu gelombang bundar? Tapi itu berhasil! Bagi kebanyakan orang yang tidak disebutkan namanya, mendapatkan fiberglass foil, dan terlebih lagi pelat tembaga atau semacamnya, cukup bermasalah dan mahal. Oleh karena itu, penggunaan galvanisasi untuk membuat antena klakson dengan tangan Anda sendiri tidak hanya dapat diterima, tetapi juga dibenarkan secara ekonomi. Selain itu, Anda bisa menggunakan kayu lapis atau karton yang dipadukan dengan kertas logam. Anda dapat melihat salah satu desain tersebut pada link di akhir artikel.

Antena klakson dibagi menjadi:

• berbentuk kerucut
• sektoral
• berbentuk piramide
• bergelombang

Antena tanduk piramida paling cocok untuk dibuat sendiri. Anda dapat menghitung dimensi desain antena tersebut menggunakan kalkulator online kami. Energi elektromagnetik yang dikumpulkan oleh klakson memasuki bagian pandu gelombang persegi panjang. Di dalam pandu gelombang terdapat sambungan pandu gelombang koaksial, kira-kira sama dengan antena kaleng. Dengan mengubah ukuran dan posisi pin, Anda dapat mencocokkan antena pada rentang yang luas dengan pengumpan 75 ohm dan 50 ohm.

Menempel pada ujung tanduk yang sempit. Berdasarkan bentuk tanduknya, antena tanduk E-sektoral, H-sektoral, piramidal, dan kerucut dibedakan.

Properti

Antena horn sangat broadband dan sangat cocok dengan jalur umpan - pada kenyataannya, bandwidth antena ditentukan oleh sifat pandu gelombang yang menarik. Antena ini dicirikan oleh tingkat pola radiasi lobus belakang yang rendah (hingga −40 dB) karena fakta bahwa hanya ada sedikit aliran arus RF ke sisi bayangan klakson. Antena horn dengan gain rendah memiliki desain yang sederhana, namun untuk mencapai gain yang tinggi (>25 dB) memerlukan penggunaan perangkat penyelaras fase gelombang (lensa atau cermin) pada aperture horn. Tanpa perangkat seperti itu, antena harus dibuat terlalu panjang.

Aplikasi

Antena tanduk digunakan baik secara mandiri maupun sebagai umpan untuk cermin dan antena lainnya. Antena tanduk, yang secara struktural digabungkan dengan reflektor parabola, sering disebut antena parabola tanduk. Antena horn dengan gain rendah sering digunakan sebagai antena pengukuran karena sifat-sifatnya yang menguntungkan dan kemampuan pengulangan yang baik.

Karakteristik dan rumus

Penguatan antena horn ditentukan oleh luas bukaannya dan dapat dihitung dengan rumus:

$D=4\backslash pi\backslash frac(S)(\backslash lambda^2)\backslash nu$, Di mana $S=L\_EL\_H$- area bukaan klakson, $\backslash nu$- KIP (faktor pemanfaatan permukaan tanduk), sama dengan 0,6 untuk kasus ketika perbedaan jalur berkas pusat dan periferal lebih kecil, tetapi mendekati $\backslash pi/2$, dan 0,8 saat menggunakan perangkat perata fase gelombang.

Lebar lobus utama berkas menurut radiasi nol pada bidang H:

$2\backslash phi\_(0H)=170^\backslash circ\backslash frac(\backslash lambda)(L\_H)$

Lebar lobus utama berkas menurut radiasi nol pada bidang E:

$2\backslash phi\_(0E)=115^\backslash circ\backslash frac(\backslash lambda)(L\_E)$

Sejak Kapan sama $L\_E$ Dan $L\_H$ Bagian bawah bidang H 1,5 kali lebih lebar; seringkali, untuk mendapatkan lebar lobus yang sama di kedua bidang, mereka memilih

$L\_H=1(,)5L\_E$

Untuk menjaga distorsi fase pada bukaan klakson dalam batas yang dapat diterima (tidak lebih $\backslash pi/2$) kondisi berikut harus dipenuhi (untuk tanduk piramidal):

$\backslash frac(\backslash pi)(4\backslash lambda)\backslash kiri(\backslash frac(L^2\_E)(R\_E)\; +\; \backslash frac(L^2\_H)(R\_H)\; \backslash kanan)\backslash leqslant\backslash frac(\backslash pi)(2)$, Di mana $ULANG$ Dan $R\_H$- tinggi muka limas yang membentuk tanduk.

Jenis Antena Tanduk

• Tanduk piramida - antena berbentuk piramida tetrahedral, dengan penampang persegi panjang. Ini adalah jenis antena horn yang paling banyak digunakan. Memancarkan gelombang terpolarisasi linier.
• Tanduk sektoral - tanduk piramidal dengan perluasan hanya pada satu bidang E atau H.
• Tanduk kerucut - bukaan berbentuk kerucut dengan bulat. Digunakan dengan pandu gelombang silinder untuk menghasilkan gelombang terpolarisasi sirkuler.
• Tanduk bergelombang - bukaan tanduk dengan slot atau alur paralel yang kecil dibandingkan dengan panjang gelombang. Alur menutupi permukaan bagian dalam tanduk, melintasi sumbu.

Tanduk bergelombang mempunyai lebar pita yang lebih lebar, lobus samping yang lebih rendah, dan polarisasi silang yang lebih sedikit. Mereka banyak digunakan sebagai feed untuk antena parabola dan teleskop radio.

Antena parabola tanduk

Antena parabola tanduk adalah jenis antena yang struktur parabola dan tanduknya terhubung. Keuntungan desain ini dibandingkan klakson adalah tingkat lobus samping yang rendah dan pola pengarahan yang sempit. Kerugiannya adalah bobotnya lebih berat dibandingkan antena parabola. Contoh penggunaannya adalah antena tanduk parabola Stasiun ruang angkasa Dunia, antena untuk stasiun relai radio.

Pengaturan antena

SWR antena diatur pada bagian pandu gelombangnya atau pada KVP dengan memilih posisi dan ukuran catu daya KVP. Penyesuaian pada bagian pandu gelombang dilakukan dengan menggunakan pin atau diafragma.

Tulis ulasan tentang artikel "Antena tanduk"

Tautan

• Propagasi gelombang radio, perangkat pengumpan antena V. P. Chernyshev, D. I. Sheinman “Komunikasi”, 1973.
• Perangkat gelombang mikro dan antena. D. I. Voskresensky, V. L. Gostyukhin, V. M. Maksimov, L. I. Ponomarev. Buku teks untuk universitas

Catatan

Kutipan yang mencirikan antena klakson