ข่าวสาร - เสาอากาศที่ใช้กันทั่วไป | บทนำเกี่ยวกับเสาอากาศฮอร์น 6 ประเภทที่แตกต่างกัน

เสาอากาศฮอร์นเป็นเสาอากาศที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยมีโครงสร้างเรียบง่าย ช่วงความถี่กว้าง ความจุพลังงานสูง และค่าเกนสูงเสาอากาศแบบฮอร์นมักถูกใช้เป็นเสาอากาศฟีดในดาราศาสตร์วิทยุขนาดใหญ่ การติดตามดาวเทียม และเสาอากาศสื่อสาร นอกจากจะทำหน้าที่เป็นฟีดสำหรับตัวสะท้อนแสงและเลนส์แล้ว ยังเป็นองค์ประกอบทั่วไปในอาร์เรย์เฟส และทำหน้าที่เป็นมาตรฐานทั่วไปสำหรับการสอบเทียบและการวัดค่าเกนของเสาอากาศอื่นๆ

เสาอากาศแบบฮอร์นสร้างขึ้นโดยการค่อยๆ คลี่ท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมหรือท่อนำคลื่นวงกลมออกในลักษณะเฉพาะ เนื่องจากพื้นผิวปากท่อนำคลื่นขยายตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไป ทำให้การจับคู่ระหว่างท่อนำคลื่นและพื้นที่ว่างดีขึ้น ทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนลดลง สำหรับท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมแบบป้อน ควรส่งสัญญาณแบบโหมดเดียวให้ได้มากที่สุด นั่นคือ ส่งสัญญาณเฉพาะคลื่น TE10 เท่านั้น วิธีนี้ไม่เพียงแต่จะรวมพลังงานสัญญาณและลดการสูญเสียสัญญาณ แต่ยังหลีกเลี่ยงผลกระทบจากการรบกวนระหว่างโหมดและการกระจายสัญญาณเพิ่มเติมที่เกิดจากหลายโหมดอีกด้วย

ตามวิธีการใช้งานเสาอากาศฮอร์นที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งได้ดังนี้เสาอากาศฮอร์นเซกเตอร์, เสาอากาศทรงพีระมิดฮอร์นเสาอากาศแบบฮอร์นทรงกรวย, เสาอากาศฮอร์นลูกฟูกเสาอากาศฮอร์นแบบมีสัน เสาอากาศฮอร์นหลายโหมด ฯลฯ เสาอากาศฮอร์นทั่วไปเหล่านี้มีคำอธิบายไว้ด้านล่าง บทนำทีละรายการ

เสาอากาศฮอร์นเซกเตอร์
เสาอากาศฮอร์นภาคพื้นระนาบ E
เสาอากาศฮอร์นภาคส่วนระนาบ E ทำจากท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมที่เปิดในมุมหนึ่งตามทิศทางของสนามไฟฟ้า

รูปด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศฮอร์นเซกเตอร์ระนาบ E จะเห็นได้ว่าความกว้างของลำแสงของรูปแบบนี้ในทิศทางระนาบ E แคบกว่าในทิศทางระนาบ H ซึ่งเกิดจากรูรับแสงที่กว้างกว่าของระนาบ E

เสาอากาศฮอร์นภาคส่วนระนาบ H
เสาอากาศฮอร์นเซกเตอร์ระนาบ H ทำจากท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมที่เปิดในมุมหนึ่งตามทิศทางของสนามแม่เหล็ก

รูปด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศฮอร์นเซกเตอร์ระนาบ H จะเห็นได้ว่าความกว้างของลำแสงของรูปแบบนี้ในทิศทางระนาบ H แคบกว่าในทิศทางระนาบ E ซึ่งเกิดจากรูรับแสงที่กว้างกว่าของระนาบ H

ผลิตภัณฑ์เสาอากาศฮอร์นภาค RFMISO：

RM-สวทช187-10

RM-สวทช28-10

เสาอากาศฮอร์นพีระมิด
เสาอากาศทรงพีระมิดฮอร์นทำมาจากท่อนำคลื่นสี่เหลี่ยมที่เปิดออกในมุมหนึ่งไปในสองทิศทางในเวลาเดียวกัน

รูปด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศฮอร์นพีระมิด ลักษณะการแผ่รังสีของเสาอากาศนี้โดยพื้นฐานแล้วเป็นการผสมผสานระหว่างฮอร์นเซกเตอร์ระนาบ E และระนาบ H

เสาอากาศทรงกรวย
เมื่อปลายเปิดของท่อนำคลื่นวงกลมมีรูปร่างคล้ายฮอร์น จะเรียกว่าเสาอากาศฮอร์นทรงกรวย เสาอากาศฮอร์นทรงกรวยจะมีช่องเปิดรูปวงกลมหรือรูปวงรีอยู่ด้านบน

รูปด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศฮอร์นทรงกรวย

ผลิตภัณฑ์เสาอากาศฮอร์นทรงกรวย RFMISO：

RM-ซีดีพีเอชเอ218-15

RM-CDPHA618-17

เสาอากาศฮอร์นลูกฟูก
เสาอากาศฮอร์นลูกฟูก (Corrugated Horn Antenna) คือเสาอากาศฮอร์นที่มีพื้นผิวด้านในเป็นลูกฟูก มีข้อดีคือมีย่านความถี่กว้าง มีค่าโพลาไรเซชันต่ำ และมีความสมมาตรของลำแสงที่ดี แต่โครงสร้างมีความซับซ้อน มีความซับซ้อนในการประมวลผล และมีต้นทุนสูง

เสาอากาศฮอร์นลูกฟูกสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ เสาอากาศฮอร์นลูกฟูกทรงพีระมิด และเสาอากาศฮอร์นลูกฟูกทรงกรวย

ผลิตภัณฑ์เสาอากาศฮอร์นลูกฟูก RFMISO：

RM-CHA140220-22

เสาอากาศทรงแตรลูกฟูกแบบพีระมิด

เสาอากาศฮอร์นลูกฟูกทรงกรวย

รูปด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศฮอร์นลูกฟูกทรงกรวย

เสาอากาศฮอร์นมีสัน
เมื่อความถี่การทำงานของเสาอากาศฮอร์นแบบทั่วไปสูงกว่า 15 GHz กลีบด้านหลังจะเริ่มแตกออกและระดับกลีบด้านข้างจะเพิ่มขึ้น การเพิ่มโครงสร้างสันนูนเข้าไปในช่องลำโพงจะช่วยเพิ่มแบนด์วิดท์ ลดอิมพีแดนซ์ เพิ่มเกน และปรับปรุงทิศทางการแผ่คลื่น

เสาอากาศฮอร์นแบบมีสันแบ่งออกเป็นเสาอากาศฮอร์นแบบมีสันสองชั้นและเสาอากาศฮอร์นแบบมีสันสี่ชั้น ต่อไปนี้จะใช้เสาอากาศฮอร์นแบบมีสันสองชั้นแบบพีระมิดที่พบมากที่สุดเป็นตัวอย่างสำหรับการจำลอง

เสาอากาศฮอร์นทรงพีระมิดคู่สัน
เสาอากาศฮอร์นแบบสันคู่ (double ridge horn antenna) ที่มีการเพิ่มโครงสร้างสันสองอันระหว่างส่วนท่อนำคลื่นและส่วนเปิดของฮอร์น เสาอากาศฮอร์นแบบสันคู่นี้แบ่งออกเป็นโพรงด้านหลัง (back cavity) และท่อนำคลื่นแบบสัน โพรงด้านหลังสามารถกรองโหมดลำดับสูงที่ถูกกระตุ้นในท่อนำคลื่นได้ ท่อนำคลื่นแบบสันช่วยลดความถี่ตัด (cutoff frequency) ของการส่งสัญญาณโหมดหลัก จึงบรรลุวัตถุประสงค์ในการขยายย่านความถี่

เสาอากาศฮอร์นมีสันจะมีขนาดเล็กกว่าเสาอากาศฮอร์นทั่วไปในย่านความถี่เดียวกัน และมีค่าเกนสูงกว่าเสาอากาศฮอร์นทั่วไปในย่านความถี่เดียวกัน

รูปด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศฮอร์นทรงพีระมิดที่มีสันคู่

เสาอากาศฮอร์นหลายโหมด
ในแอปพลิเคชันจำนวนมาก เสาอากาศฮอร์นจำเป็นต้องให้รูปแบบสมมาตรในระนาบทั้งหมด การตรงกันของจุดศูนย์กลางเฟสในระนาบ E และ H และการระงับสัญญาณที่กลีบด้านข้าง

โครงสร้างฮอร์นกระตุ้นแบบหลายโหมดสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการปรับสมดุลลำแสงของแต่ละระนาบและลดระดับของกลีบด้านข้าง หนึ่งในเสาอากาศฮอร์นแบบหลายโหมดที่พบมากที่สุดคือเสาอากาศฮอร์นทรงกรวยแบบสองโหมด

เสาอากาศฮอร์นทรงกรวยแบบสองโหมด
ฮอร์นกรวยแบบดูอัลโหมดช่วยปรับปรุงรูปแบบระนาบ E โดยการนำโหมด TM11 โหมดลำดับสูงมาใช้ ทำให้รูปแบบมีลักษณะลำแสงสมดุลแบบสมมาตรตามแนวแกน รูปด้านล่างเป็นแผนภาพแสดงการกระจายสนามไฟฟ้าช่องรับแสงของโหมดหลัก TE11 และโหมดลำดับสูง TM11 ในท่อนำคลื่นวงกลม และการกระจายสนามไฟฟ้าช่องรับแสงที่สังเคราะห์ขึ้น