Korna anteni

Korna anteni, metal bir korna ve kornaya bağlı bir radyo dalga kılavuzundan oluşan bir antendir. Boynuz antenler, yönlü radyasyon ve mikrodalga radyo dalgalarının alımı için kullanılır.

Ayrıca horn antenler cihazlarda ve ölçüm cihazlarında, iletişim uydularında vb. bağımsız antenler olarak kullanılmaktadır. Antenin ışıma modeli, çanın en büyük bölümünde alanın dağılımına, yani kornanın açılmasına bağlıdır. Açıklık, boynuz yüzeylerinin şekli ve geometrik boyutları ile belirlenir. Şekil olarak sektörel boynuz, konik, piramidal vb. vardır.Ayrıca, düz bir eğri şeklinde bir yüzeye sahip, pürüzsüz bir iç yüzeye sahip antenler gibi boynuz antenlerin modifikasyonları vardır. korna anteninin elektriksel özellikleri. Simetrik eksenli, vb. düşük güçlü yan loblara sahip bir radyasyon modeli elde etmek için kullanılırlar. Korna anteninin yönlerinin özelliklerini düzeltmek için, kornanın açıklığına hızlanan veya yavaşlayan mercekler yerleştirilir. Özel durumlarda, korna anteninin radyo dalga kılavuzuna daha iyi uyması için, korna parabolik bir generatrix yüzeye sahipken, ayar elemanları ve eşleştirme bölümleri bunlara yerleştirilmiştir. Anten boynuzu, çanın bir ucundan diğer ucuna doğru artan bir kesite sahiptir. Kesit nedeniyle, dalga kılavuzundan dalga empedansının serbest alanına yumuşak bir geçiş oluşturulur.

Bir boynuz-parabolik antende, korna, paraboloidin bir parçasına gelen dalgaları yayar. Segmentten yansıyan dalgalar, çanın açıklığından yayılır. Düzlem dalgalar elde etmek için, reflektörün odağı, kornanın faz merkezinden kaydırılmalıdır.

Korna anteni alım için çalışır, düzleme dik yerleştirilmiş ekseni etrafında döner. Düzlemde, yönlülük özelliği kaldırılmıştır. Korna anteninin çıkışına amplifikatörlü bir kristal dedektör bağlanır. Zayıf sinyallerde, dedektörde ikinci dereceden bir akım-voltaj karakteristiği oluşur, bu nedenle alan gücünün karesi gösterge okumalarına karşılık gelir. Elektromanyetik dalgaların kaynağı, iletim için çalışan bir antendir, sabittir ve korna anteninden uygun bir mesafede bulunur. Antenin yönlülüğünü ölçmek için belirli bir açıyla döndürülür. Daha sonra antenin yanındaki cihazdaki okumalar kaydedilir. Anten bir açıyla döner ve boynuz anten 360° dönene kadar, yani kendi ekseni etrafında tam bir dönüşü tamamlayana kadar verileri kaydedilir.

Korna anteni

Dalga kılavuzunun açık ucu bir elektromanyetik enerji kaynağı olarak kullanılabilir.

Dalga kılavuzunun açık ucundan gelen dalgaların radyasyonu, delikte değişen bir elektromanyetik alan olması ve bu deliğin boyutlarının dalga boyu ile karşılaştırılabilir olması ile açıklanır. Bu nedenle, dalga kılavuzu deliği bir multivibratör anteni olarak düşünülebilir. Böyle bir radyatörün yönlülük özelliği, dalga kılavuzundaki dalganın tipine ve deliğin boyutuna bağlıdır.

Dalga kılavuzunda yalnızca bir basit dalga yayılırsa, örneğin H 1O, yönlülük özelliği Şekil 3.56'da gösterildiği gibi yaklaşık olarak aynı şekle sahiptir:

Radyan dalga kılavuzu nadiren kullanılır, çünkü. aşağıdaki dezavantajlara sahiptir:

Eşleşme yoktur (yani, gelen dalgalar dalga kılavuzunun açık ucundan yansıtılır), bu nedenle dalga kılavuzunda gereksiz kayıplara yol açan karışık bir dalga modu vardır;

Yönlülük özelliğinin oldukça geniş olduğu ortaya çıkıyor, çünkü. yayan deliğin boyutu dalga boyuna kıyasla küçüktür.

Yönlü karakteristiği daraltmak için, içindeki faz içi alanı korurken yayılan deliğin boyutunu artırmak gerekir. Bu, dalga kılavuzunun açık ucuna bir korna anteni takılarak yapılabilir (Şekil 3.57). Uygulamada üç tip korna kullanılmaktadır: sektörel, piramidal, konik.

İlk iki boynuz dikdörtgen dalga kılavuzları tarafından, üçüncüsü ise yuvarlak bir dalga kılavuzu tarafından uyarılır. Bu durumda, dalga kılavuzunda ana dalga türleri kullanılır.

Bir horn antenin çalışma prensibi, yayılan bir dalga kılavuzununkiyle aynıdır. Kornanın açıklığında yaklaşık olarak aynı fazda bir alan oluşturulur ve bu açıklık çok vibratörlü bir faz içi anten olarak düşünülebilir. Korna, dalga kılavuzundan boş alana yumuşak bir geçiş sağlar. Bu sayede kornanın yayılan deliğinden dalgaların yansıması ortadan kaldırılır ve dalga kılavuzunun eşleşmesi sağlanır.

Yönelme boynuz anten boyutlarına bağlıdır: uzunluk - ben, Genişlik - D, yükseklikler - H, açılma açısı.

Şekil 3.58, sektörel korna yönlendirmesinin bir örnek şeklini göstermektedir. Bu şekilden, karakteristik ana lobun genişliğinin, boynuzun boyutundan daha büyük olduğu düzlemde daha küçük olacağı görülebilir.

Kusurlar korna anteni: dar bir yönlülüğe sahip hacimli. Keskin bir karakteristik elde etmek için, yakınlarda bulunan ve fazda uyarılmış birkaç kısa boynuz kullanılırsa bu dezavantaj ortadan kaldırılabilir.

Avantajlar korna anteni: cihazın basitliği, küçük yan loblar.

Yönlendirici antenin hesaplanması…………………………………………………3

Bir korna anteninin hesaplanması………………………………………………………10

Tek aynalı parabolik bir antenin hesaplanması…………………………17

Uzlaşma çalışmasına ilişkin sonuçlar……………………………………………..24

Kullanılmış literatür listesi……………………………………….25

Vibratör antenler milimetre, santimetre, desimetre, metre ve daha uzun dalga boylarında kullanılan ve belirli noktalarda uyarılan düz iletkenlerdir. Titreşimli antenler, tasarımına bağlı olarak, birkaç birimden on binlere kadar bir yönlendirme faktörüne sahiptir ve radyo iletişim sistemlerinde, radyo navigasyonunda, televizyonda, telemetride ve radyo mühendisliğinin diğer alanlarında kullanılmaktadır.

Yönlendirme faktörünü arttırmak için reflektörlü bir vibratör ve bir veya daha fazla yönlendirici kullanılır. Böyle bir antene yönlendirici anten denir ve VHF bandında radyo iletişiminin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılır. Daha fazla yönetmen, daha fazla KND ve zaten DN'nin ana lobu. Genellikle yönlendirici anten yönlülük faktörü 10...30'a eşittir, ancak yönlendirme faktörü=80...100 olan yönlendirici anten tasarımları bilinmektedir.

Resim çizme 1.1 - Yönetmen anteninin genel görünümü

Şekil, uzunluğu olan aktif bir vibratörü, bir uzunluğu olan bir reflektörü, bir uzunluğu olan bir yönlendiriciyi, bir ok, bir direk ve bir anten montaj kutusunu ve ayrıca vibratörden reflektöre, vibratörden reflektöre olan mesafeleri göstermektedir. yönetmen ve antenin kendisinin uzunluğu.

Anten parametrelerinin teorik hesaplanması.

Yönlendirici antende, aktif vibratörün uzunluğu rezonans uzunluğuna eşit yapılır:

Böyle bir uzunlukta, giriş direnci sıfıra yakın bir reaktif kısma sahiptir. Reflektörün uzunluğu rezonans olandan daha büyük olmalıdır:

Yönetmenlerin uzunluğu daha az rezonanslı hale getirildi:

Ayrıca, yönetmenlerin uzunluğu ilkinden sonuncusuna doğru azalır.

Bir vibratör-reflektör sistemi için, maksimum yönlülük faktörü açısından en uygun mesafe şu şekilde seçilir:

Sistem için vibratör ilk yönetmendir:

Komşu direktörler arasındaki mesafe aşağıdakiler dahilinde alınır:

Dalga boyu aşağıdaki formül kullanılarak belirlenir:

Işık hızı nerede ve kanalın frekansı nerede. Çünkü 5-6 televizyon kanalımız var, sonra bu iki kanalın meşgul frekans bantlarının ortalama frekansını alıyoruz: , o zaman formül (1.7)'den gelen dalga boyu şuna eşit olacaktır:

Anten vibratörlerinin uzunluğunu ve aralarındaki mesafeyi formüllere (1.1 - 1.6) göre hesaplıyoruz:

Antenin toplam uzunluğu ve Şekil 1.2'deki görüntüsü VIBRAT programından alınacaktır.

Resim çizme 1.2 - Hesaplanan yönlendirici antenin genel görünümü

Düzlemdeki yönlü anten modelini bulmak için formül (1.8) kullanırız:

Vibratör sayısı nerede, k dalga sayısı, vibratörler arasındaki ortalama mesafedir.

(1.9) ve (1.10)'i (1.8) ve sayısal değerlerde değiştirerek, belirli bir yönlendirici antenin RP'sini bulmak için bir ifade elde ederiz:

Mathcad paketini kullanarak normalleştirilmiş bir radyasyon modeli oluşturalım. Çünkü sıfıra göre simetriktir, sonra onu şu şekilde oluştururuz:

Resim çizme 1.3 - uçakta DN

Grafikten ana lobun genişliğini ve yan lobların maksimum seviyesini belirleyebilirsiniz: .

Yönlülük faktörü ve ana lobun genişliği aşağıdaki formüllerle belirlenir (1.10-1.11):

Katsayılar ve Şekil 1.4'teki grafikten belirlenir:

Resim çizme 1.4 - Oran tablosu

Antenin dalga boyunu belirleyelim:

Antenin dalga boyunu bilerek ve Şekil 1.4'ü kullanarak bunu belirleriz. O zamanlar:

Hesaplamanın elde edilen sonuçlarını programda modellenen hesaplanmış yönlendirici antenin sonuçlarıyla karşılaştıralım. Kullanılan formüllerin yaklaşık olması ve bir dizi faktörü dikkate almaması nedeniyle sonuçlarda hafif bir farklılık vardır.

Resim çizme 1.5 - VIBRAT'ta hesaplanan yönlendirici anten

Sonuç: Yönlendirici antenin RP'sinin yönlülük faktörünü, RP'sini ve parametrelerini belirli bir frekans aralığında hesapladık. VIBRAT programını kullanarak bu anteni modelledik ve elde edilen parametrelerin doğru olduğundan emin olduk.

Korna anteni, sözde açıklık antenleri sınıfına aittir. Diyafram, antenin etkin açılış alanıdır. Bu tür antenler, telli olanlardan farklı olarak, açıklıkları ile doğrudan "dalgayı yakalar" ve horn anten bunun canlı bir örneğidir. Mavi balinanın plankton yakalaması gibi. Ağzını ne kadar çok açarsa (diyafram), o kadar fazla plankton ( elektromanyetik enerji) yakalayacaktır. Başka bir deyişle, bir horn antenin kazancı, hornun açılma alanı ile doğru orantılıdır ve sadece boyutunu büyüterek etkileyici bir kazanç elde edebiliriz. Boynuz antenler, profesyonel mikrodalga iletişiminde veya çanak besleme olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.

H-şekilli bir korna gibi özel faz hizalama hileleri olmadan basit bir kendin yap korna anteni yaparak, 20-25 dBi'ye kadar kazanç elde edebiliriz. Bir horn antenin avantajları, oldukça geniş bantlı olması ve bu nedenle, iyi tekrarlanabilirliğe sahiptir, nispeten büyük bir kazanç ile oldukça basit bir tasarıma sahiptir. Eksilerden, örneğin bir panel yama anteni ile karşılaştırıldığında yüksek malzeme tüketiminden bahsedebilirizaynı kazanca ve büyük bir rüzgara sahip. Birçok anonim insan, profesyonel teknolojide ölçüm standartları olarak korna antenlerinin kullanılmasından caydırılır. Önlerinde teneke kutularımızla neredeyiz! Peki, yuvarlak dalga kılavuzunun bir parçası yerine bir teneke kutuyu anten olarak kullanmak mümkün mü? Ama o çalışıyor! Çoğu isimsiz insan için folyo cam elyafı ve hatta bakır levhalar veya bunun gibi bir şey elde etmek oldukça sorunlu ve pahalıdır. Bu nedenle, kendin yap korna anteninin üretimi için galvaniz kullanımı sadece kabul edilebilir değil, aynı zamanda ekonomik olarak da haklı. Ayrıca metal folyo ile birlikte kontrplak veya karton kullanabilirsiniz. Bu tasarımlardan birini yazının sonundaki linkte görebilirsiniz.

Korna antenleri ikiye ayrılır:

• konik
• sektörel
• piramidal
• oluklu

Kendin yap piramidal boynuz antenler, DIY için en uygunudur. Çevrimiçi hesap makinemizi kullanarak böyle bir antenin yapısal boyutlarını hesaplayabilirsiniz. Korna tarafından toplanan elektromanyetik enerji, dikdörtgen bir dalga kılavuzunun bir bölümüne girer. Dalga kılavuzunun içinde, bir kutu anteninkiyle yaklaşık olarak aynı olan bir koaksiyel dalga kılavuzu geçişi vardır. Pimin boyutunu ve konumunu değiştirerek hem 75 ohm hem de 50 ohm besleyicilerle anteni geniş bir aralıkta eşleştirmek mümkündür.

Kornanın dar ucuna takılır. Korna şekline göre E-sektörel, H-sektörel, piramidal ve konik horn antenler ayırt edilir.

Özellikler

Boynuz antenler çok geniş bantlıdır ve besleme hattıyla oldukça iyi eşleşir - aslında antenin bant genişliği, uyarma dalga kılavuzunun özellikleri tarafından belirlenir. Bu antenler, kornanın gölge tarafına çok az RF akımı akışı olması nedeniyle radyasyon modelinin arka loblarının düşük seviyesi (-40 dB'ye kadar) ile karakterize edilir. Düşük kazançlı horn antenler yapısal olarak basittir, ancak yüksek (>25 dB) kazanç elde etmek, horn açıklığında faz hizalama cihazlarının (lensler veya aynalar) kullanılmasını gerektirir. Bu tür cihazlar olmadan, antenin pratik olmayan şekilde uzun yapılması gerekir.

Uygulama

Horn antenler hem bağımsız olarak hem de ayna ve diğer antenler için besleme olarak kullanılır. Bir parabolik yansıtıcı ile yapısal olarak birleştirilmiş bir boynuz antene genellikle bir boynuz-parabolik anten denir. İyi özellikleri ve tekrarlanabilirlikleri nedeniyle, düşük kazançlı horn antenler genellikle ölçüm antenleri olarak kullanılır.

Özellikler ve formüller

Bir korna anteninin kazancı, açılma alanı tarafından belirlenir ve aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

$D=4\backslash pi\backslash frac(S)(\backslash lambda^2)\backslash nu$, nerede $S=L\_EL\_H$- korna açma alanı, $\backslash nu$- Merkezi ve periferik kirişler arasındaki yol farkının daha az olduğu ancak yakın olduğu durumda KPI (korna yüzeyi kullanım faktörü) 0,6'ya eşittir. $\backslash pi/2$, ve 0.8 dalganın fazını eşitleyen cihazları kullanırken.

H düzleminde sıfır radyasyon için DND'nin ana lobunun genişliği:

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

E düzleminde sıfır radyasyon için DND'nin ana lobunun genişliği:

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

Ne zamandan beri eşit $L\_E$ ve $L\_H$ H düzlemindeki alt kısım, genellikle, her iki düzlemde de aynı taç yaprağı genişliğini elde etmek için 1,5 kat daha geniştir.

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

Kornanın açılmasındaki faz bozulmalarını kabul edilebilir sınırlar içinde tutmak (en fazla $\backslash pi/2$) Aşağıdaki koşulun sağlanması gereklidir (piramidal boynuz için):

$\backslash frac(\backslash pi)(4\backslash lambda)\backslash left(\backslash frac(L^2\_E)(R\_E)\; +\; \backslash frac(L^2\_H)(R\_H)\; \backslash sağ)\backslash leqslant\backslash frac(\backslash pi)(2)$, nerede $TEKRAR$ ve $R\_H$- ağızlığı oluşturan piramidin yüzlerinin yüksekliği.

Korna anten çeşitleri

• Piramit boynuz - dikdörtgen kesitli tetrahedral piramit şeklinde antenler. En yaygın kullanılan horn anten tipidir. Doğrusal polarize dalgalar yayar.
• Sektörel boynuz - sadece bir E veya H düzleminde genişlemeye sahip piramidal boynuzlar.
• Konik boynuz - dairesel kesitli bir koni şeklinde açıklık. Dairesel polarizasyonlu bir dalga üretmek için silindirik dalga kılavuzlarıyla birlikte kullanılır.
• Oluklu boynuzlar - Dalga boyuna kıyasla küçük, paralel yarıklara veya yivlere sahip açılış boynuzları. Oluklar, eksen boyunca boynuzun iç yüzeyini kaplar.

Oluklu boynuzlar daha geniş bir bant genişliğine, daha düşük yan loblara ve daha az çapraz polarizasyona sahiptir. Uydu çanak antenleri ve radyo teleskopları için besleme olarak yaygın olarak kullanılırlar.

Boynuz-parabolik anten

Korna-parabolik anten - bir parabol ve bir kornanın yapısal olarak bağlı olduğu bir anten türü. Bu tasarımın korna tasarımına göre avantajı, yan lobların düşük seviyesi ve dar radyasyon modelidir. Dezavantajı parabolik antenlerden daha fazla ağırlıktır. Bir kullanım örneği, Mir uzay istasyonundaki korna-parabolik anten, radyo röle istasyonları için antenlerdir.

Anten ayarı

Antenin SWR'si, KVP beslemesinin konumu ve boyutu seçilerek dalga kılavuzu kısmında veya KVP'de ayarlanır. Dalga kılavuzu kısmındaki ayarlama pimler veya diyaframlar ile yapılır.

"Korna Anteni" makalesi hakkında bir inceleme yazın

Bağlantılar

• Radyo dalgalarının yayılması anten besleme cihazları V. P. Chernyshev, D. I. Sheinman "İletişim", 1973.
• Mikrodalga cihazları ve antenler. D. I. Voskresensky, V. L. Gostyukhin, V. M. Maksimov, L. I. Ponomarev. Üniversiteler için ders kitabı

notlar

Korna antenini karakterize eden bir alıntı