เสาอากาศแบบฮอร์นเป็นเสาอากาศชนิดหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ช่วงความถี่กว้าง รองรับกำลังไฟฟ้าได้มาก และมีอัตราขยายสูงเสาอากาศแบบฮอร์นเสาอากาศชนิดนี้มักใช้เป็นเสาอากาศป้อนสัญญาณในงานดาราศาสตร์วิทยุขนาดใหญ่ การติดตามดาวเทียม และเสาอากาศสื่อสาร นอกจากจะทำหน้าที่เป็นตัวป้อนสัญญาณสำหรับตัวสะท้อนและเลนส์แล้ว ยังเป็นองค์ประกอบทั่วไปในอาร์เรย์เฟส และใช้เป็นมาตรฐานทั่วไปสำหรับการสอบเทียบและการวัดค่าอัตราขยายของเสาอากาศอื่นๆ ด้วย
เสาอากาศแบบฮอร์นเกิดจากการค่อยๆ คลี่ท่อนำคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือท่อนำคลื่นรูปวงกลมในลักษณะเฉพาะ เนื่องจากการขยายตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไปของพื้นผิวปากท่อนำคลื่น ทำให้การจับคู่ระหว่างท่อนำคลื่นกับพื้นที่ว่างดีขึ้น ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนลดลง สำหรับท่อนำคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีการป้อนสัญญาณ ควรพยายามให้มีการส่งผ่านแบบโหมดเดียวให้มากที่สุด นั่นคือ ส่งผ่านเฉพาะคลื่น TE10 เท่านั้น วิธีนี้ไม่เพียงแต่จะรวมพลังงานสัญญาณและลดการสูญเสีย แต่ยังช่วยหลีกเลี่ยงผลกระทบจากการรบกวนระหว่างโหมดและการกระจายตัวเพิ่มเติมที่เกิดจากหลายโหมดอีกด้วย
ตามวิธีการติดตั้งเสาอากาศแบบฮอร์นที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งออกได้เป็น...เสาอากาศฮอร์นแบบภาคส่วนเสาอากาศรูปทรงพีระมิดเสาอากาศรูปทรงกรวย, เสาอากาศฮอร์นแบบลูกคลื่นเสาอากาศฮอร์นแบบมีสัน เสาอากาศฮอร์นแบบหลายโหมด เป็นต้น เสาอากาศฮอร์นทั่วไปเหล่านี้จะอธิบายไว้ด้านล่าง โดยจะเริ่มทีละแบบ
เสาอากาศฮอร์นแบบภาคส่วน
เสาอากาศฮอร์นภาคส่วนระนาบ E
เสาอากาศแบบฮอร์นภาคส่วนระนาบ E ทำจากท่อนำคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่เปิดทำมุมกับทิศทางของสนามไฟฟ้า
ภาพด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศฮอร์นแบบภาคส่วนในระนาบ E จะเห็นได้ว่าความกว้างของลำแสงในทิศทางระนาบ E นั้นแคบกว่าในทิศทางระนาบ H ซึ่งเป็นผลมาจากขนาดช่องเปิดที่ใหญ่กว่าของระนาบ E
เสาอากาศฮอร์นภาคส่วนระนาบ H
เสาอากาศแบบฮอร์นภาคส่วนระนาบ H ทำจากท่อนำคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่เปิดทำมุมกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก
ภาพด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศฮอร์นแบบภาคส่วนในระนาบ H จะเห็นได้ว่าความกว้างของลำแสงในทิศทางระนาบ H นั้นแคบกว่าในทิศทางระนาบ E ซึ่งเกิดจากขนาดช่องเปิดที่ใหญ่กว่าของระนาบ H
ผลิตภัณฑ์เสาอากาศฮอร์นแบบภาคส่วน RFMISO:
RM-SWHA187-10
RM-SWHA28-10
เสาอากาศรูปทรงพีระมิด
เสาอากาศแบบฮอร์นรูปพีระมิดทำจากท่อนำคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่เปิดออกเป็นมุมหนึ่งในสองทิศทางพร้อมกัน
รูปด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศแบบฮอร์นรูปทรงพีระมิด คุณลักษณะการแผ่รังสีของมันโดยพื้นฐานแล้วเป็นการผสมผสานระหว่างเสาอากาศแบบฮอร์นภาคส่วนในระนาบ E และระนาบ H
เสาอากาศแบบฮอร์นทรงกรวย
เมื่อปลายเปิดของท่อนำคลื่นทรงกลมมีรูปทรงคล้ายเขา จะเรียกว่าเสาอากาศแบบเขาทรงกรวย เสาอากาศแบบเขาทรงกรวยจะมีช่องเปิดทรงกลมหรือวงรีอยู่ด้านบน
รูปด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศแบบฮอร์นทรงกรวย
ผลิตภัณฑ์เสาอากาศฮอร์นทรงกรวย RFMISO:
RM-ซีดีพีเอชเอ218-15
อาร์เอ็ม-ซีดีพีเอชเอ618-17
เสาอากาศฮอร์นแบบลูกคลื่น
เสาอากาศฮอร์นแบบลูกคลื่น คือเสาอากาศฮอร์นที่มีพื้นผิวด้านในเป็นลูกคลื่น มีข้อดีคือแถบความถี่กว้าง การโพลาไรซ์ไขว้ต่ำ และความสมมาตรของลำแสงที่ดี แต่โครงสร้างซับซ้อน และขั้นตอนการผลิตยากและมีต้นทุนสูง
เสาอากาศแบบฮอร์นลูกคลื่นสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท ได้แก่ เสาอากาศแบบฮอร์นลูกคลื่นทรงพีระมิด และเสาอากาศแบบฮอร์นลูกคลื่นทรงกรวย
ผลิตภัณฑ์เสาอากาศฮอร์นแบบลูกคลื่นของ RFMISO:
RM-CHA140220-22
เสาอากาศฮอร์นทรงพีระมิดลูกคลื่น
เสาอากาศฮอร์นทรงกรวยลูกคลื่น
ภาพด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศแบบฮอร์นทรงกรวยลูกคลื่น
เสาอากาศแบบฮอร์นมีร่อง
เมื่อความถี่ในการทำงานของเสาอากาศแบบฮอร์นทั่วไปสูงกว่า 15 GHz คลื่นด้านหลังจะเริ่มแยกออก และระดับคลื่นด้านข้างจะเพิ่มขึ้น การเพิ่มโครงสร้างสันนูนเข้าไปในช่องลำโพงสามารถเพิ่มแบนด์วิดท์ ลดอิมพีแดนซ์ เพิ่มอัตราขยาย และเพิ่มทิศทางการแผ่รังสีได้
เสาอากาศแบบฮอร์นมีสันนูนแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ คือ เสาอากาศแบบฮอร์นสองสันนูนและเสาอากาศแบบฮอร์นสี่สันนูน ต่อไปนี้จะใช้เสาอากาศแบบฮอร์นสองสันนูนรูปทรงพีระมิดซึ่งพบได้ทั่วไปเป็นตัวอย่างในการจำลอง
เสาอากาศฮอร์นแบบสันคู่ทรงพีระมิด
เสาอากาศแบบฮอร์นสองสัน คือ การเพิ่มโครงสร้างสันสองอันระหว่างส่วนนำคลื่นและส่วนเปิดของฮอร์น ส่วนนำคลื่นจะถูกแบ่งออกเป็นโพรงด้านหลังและส่วนนำคลื่นแบบสัน โพรงด้านหลังสามารถกรองโหมดลำดับสูงที่เกิดขึ้นในท่อนำคลื่นได้ ส่วนนำคลื่นแบบสันจะช่วยลดความถี่ตัดของการส่งผ่านโหมดหลัก จึงทำให้สามารถขยายแถบความถี่ได้
เสาอากาศแบบฮอร์นที่มีร่องนั้นมีขนาดเล็กกว่าเสาอากาศแบบฮอร์นทั่วไปในย่านความถี่เดียวกัน และมีอัตราขยายสูงกว่าเสาอากาศแบบฮอร์นทั่วไปในย่านความถี่เดียวกัน
รูปด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศแบบฮอร์นสองสันรูปพีระมิด
เสาอากาศฮอร์นแบบมัลติโหมด
ในการใช้งานหลายประเภท เสาอากาศแบบฮอร์นจำเป็นต้องให้รูปแบบการแผ่คลื่นที่สมมาตรในทุกระนาบ การตรงกันของจุดศูนย์กลางเฟสในระนาบ $E$ และ $H$ และการลดทอนคลื่นรบกวนด้านข้าง
โครงสร้างฮอร์นกระตุ้นหลายโหมดสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการปรับสมดุลลำแสงในแต่ละระนาบและลดระดับคลื่นรบกวนด้านข้างได้ หนึ่งในเสาอากาศฮอร์นหลายโหมดที่พบได้บ่อยที่สุดคือเสาอากาศฮอร์นทรงกรวยแบบสองโหมด
เสาอากาศฮอร์นทรงกรวยแบบสองโหมด
ฮอร์นทรงกรวยแบบสองโหมดช่วยปรับปรุงรูปแบบระนาบ $E$ โดยการแนะนำโหมดลำดับสูงกว่า TM11 ทำให้รูปแบบมีลักษณะลำแสงสมมาตรตามแนวแกน รูปด้านล่างเป็นแผนภาพแสดงการกระจายสนามไฟฟ้าของช่องเปิดของโหมดหลัก TE11 และโหมดลำดับสูงกว่า TM11 ในท่อคลื่นวงกลม และการกระจายสนามของช่องเปิดที่สังเคราะห์ขึ้น
รูปแบบการใช้งานโครงสร้างของลำโพงฮอร์นทรงกรวยแบบสองโหมดนั้นไม่ใช่เรื่องแปลกใหม่ วิธีการใช้งานทั่วไป ได้แก่ ลำโพงฮอร์นแบบ Potter และลำโพงฮอร์นแบบ Pickett-Potter
รูปด้านล่างแสดงผลการจำลองของเสาอากาศฮอร์นทรงกรวยแบบสองโหมดของพอตเตอร์
วันที่เผยแพร่: 1 มีนาคม 2024
