Buynuzlu antenaları mikrodalğalı və millimetr dalğalı mühəndislikdə ən çox istifadə edilən istiqamətli antenalardandır. Sadə mexaniki quruluşu, proqnozlaşdırıla bilən radiasiya xüsusiyyətləri, nisbətən aşağı əks olunması və orta və yüksək qazanc əldə etmək qabiliyyəti onları antena ölçmələrində, EMC sınaqlarında, radarlarda, rabitə sistemlərində, qidalandırma sistemlərində və RF laboratoriyalarında dəyərli edir.
Buynuzlu anten əsasən aşağıdakı kimi qəbul edilə bilərtədricən alovlanan diafraqmalı dalğaötürənElektromaqnit dalğalarının dalğaötürəndən boş məkana qəfil keçidlə qarşılaşmasına imkan vermək əvəzinə, alovlanmış hissə daha tədricən transformasiya təmin edir. Bu, impedans uyğunluğunu yaxşılaşdırmağa kömək edir və elektromaqnit enerjisinin daha çox hissəsini idarə olunan şüalanma şüasına yönəldir.
Dalğa bələdçisinin həndəsəsindən və diyaframın genişləndiyi istiqamətdən asılı olaraq, buynuzlu antenaları bir neçə formada, o cümlədənsektoral buynuzlar, piramidal buynuzlar və konik buynuzlarOrijinal istinad məqaləsində bu üç konfiqurasiya buynuzlu antenna strukturlarına əsas giriş kimi istifadə olunur.
1. Buynuzlu Anten Necə İşləyir?
Dalğaötürücü elektromaqnit enerjisini keçirici struktur daxilində məhdudlaşdırır. Yönləndirilən dalğa açıq ucuna çatdıqda, enerjinin bir hissəsi boş fəzaya şüalanır, bir hissəsi isə dalğaötürən və boş fəza impedansları arasındakı keçid səbəbindən əks oluna bilər.
Buynuzlu anten, dalğaötürücünün en kəsiyini diyaframa doğru tədricən artırmaqla bu keçidin qəfilliyini azaldır.
Elektromaqnit dalğası alovlanmış hissədən yayıldıqca, sahə daha böyük bir dəlik üzərində genişlənir. Daha sonra dəlik boş fəzaya şüalanır və istiqamətli şüa yaradır.
Buna görə də, alov iki vacib məqsədə xidmət edir:
- Dalğa bələdçisi ilə boş yer arasında daha hamar bir keçid təmin edir.
- Bu, effektiv şüalanma diyaframını artırır və daha çox istiqamətləndirmə və qazanc əldə etməyə imkan verir.
Qeyd etmək vacibdir ki, buynuzəks olunmaları və ya dayanan dalğaları tamamilə aradan qaldırmayınBunun əvəzinə, müvafiq şəkildə hazırlanmış bir siqnal əks olunmanı azalda və yaxşı impedans uyğunluğu təmin edə bilər ki, bu da adətən nisbətən aşağı VSWR-də əks olunur.
Şəkil 1. Tədricən alovlanan dalğaötürücü diafraqmalı tipik buynuzlu anten.
2. Buynuzlu Antenlərin İşləmə Tezliyi
Buynuzlu antenaların vahid universal tezlik diapazonu yoxdur.
Onların işləmə tezliyi əsasən aşağıdakılarla müəyyən edilirdalğaötürücü ölçüləri, dalğaötürücü rejimi, diafraqma həndəsəsi, qidalanma strukturu və nəzərdə tutulan bant genişliyi.
Ənənəvi buynuzlu antenalara xüsusilə mikrodalğalı və millimetr dalğa tezliklərində rast gəlinir, çünki dalğa uzunluğu azaldıqca dalğaötürən ölçüləri praktik hala gəlir. Bununla belə, xüsusi olaraq hazırlanmış genişzolaqlı buynuzlu konstruksiyalar daha aşağı tezliklərdə də işləyə bilər, dəqiq dalğaötürən buynuzları isə millimetr dalğalı və alt-THz diapazonlarına qədər uzana bilər.
Məsələn, buynuzlu antenna dizaynlarına yüzlərlə meqahers diapazonundan 100 GHz-dən çox yuxarıya qədər rast gəlmək olar. RF MISO hazırda genişzolaqlı buynuzlu konfiqurasiyalar təklif edir, buradan işləyir.300–750 MHz, eləcə də konik buynuzlu antenaları əhatə edir220–325 GHz, bu antenna ailəsinin praktik tezlik diapazonunun nə qədər geniş ola biləcəyini göstərir.
3. Buynuzlu antenaların əsas növləri
3.1 Sektoral Buynuzlu Anten
Düzbucaqlı dalğaötürən yalnız bir müstəvidə alovlandırıldıqda sektoral buynuz əmələ gəlir.
Əgər dalğaötürən genişləndirilirsəE-təyyarə, quruluşa bir deyilirE-müstəvi sektoral buynuzƏgər genişlənmə baş verərsəH-müstəvisi, buna bir deyilirH-müstəvisi sektoral buynuz.
Diafraqma ölçüsü yalnız bir müstəvidə artdığı üçün şüanın formalaşması həmin müvafiq müstəvidə daha aydın görünür.
3.2 Piramidal Buynuz Antena
Düzbucaqlı dalğaötürən həm E müstəvisi, həm də H müstəvisi istiqamətində fırlandıqda piramidal buynuz əmələ gəlir.
Yaranan quruluş kəsilmiş piramidaya bənzəyir və hər iki ölçüdə də diafraqma genişlənməsini təmin edir.
Piramidal buynuzlar geniş şəkildə istifadə olunurstandart gücləndirmə buynuzları və istinad antenalarıçünki onların qazanc və şüalanma nümunələri dəqiq şəkildə xarakterizə edilə bilər.
Məsələn, RF MISO, çoxsaylı mikrodalğalı və millimetr dalğa diapazonlarında standart gücləndirici buynuz antenaları təklif edir. Onun WR10 standart gücləndirici buynuz ailəsinə aşağıdakı modellər daxildir:75 ilə 110 GHz arasında, müəyyən edilmiş qazanc, VSWR, polyarizasiya və şüa eni xüsusiyyətləri ilə.
3.3 Konusvari Buynuzlu Anten
Konik buynuz ümumiyyətlə dairəvi dalğaötürəni dairəvi dəliyə doğru tədricən genişləndirməklə əmələ gəlir.
Düzbucaqlı dalğaötürəndən qaynaqlanan piramidal buynuzdan fərqli olaraq, konik buynuz fırlanma baxımından simmetrik həndəsəyə malikdir.
Konik buynuzlu antenalardan mikrodalğalı, millimetr dalğalı, qidalandırma və ölçmə tətbiqlərində geniş istifadə olunur. Qidalanma strukturundan və polyarizasiya şəbəkəsindən asılı olaraq, onlar daha ixtisaslaşmış polyarizasiya konfiqurasiyalarını da dəstəkləyə bilərlər.
Şəkil 2. Tipik buynuzlu antena konfiqurasiyaları: E-müstəvi sektoral, H-müstəvi sektoral, piramidal və konik buynuzlar.
4. Alovlanma bucağı, diafraqma ölçüsü və buynuz uzunluğu
Buynuzun həndəsəsi onun elektromaqnit performansına birbaşa təsir göstərir.
Üç vacib dizayn parametri bunlardır:
alovlanma bucağı, diyafram ölçüsü və buynuz uzunluğu.
Daha böyük bir diyafram ümumiyyətlə daha yüksək istiqamətləndirmə və daha dar şüa təmin edə bilər, lakin sadəcə alışma bucağını artırmaq avtomatik olaraq daha yaxşı performans yaratmır.
Əgər siqnal müəyyən bir diyafram ölçüsü üçün çox qısadırsa, diyafram boyunca həddindən artıq faza dəyişkənliyi yarana bilər. Bu, diyafram səmərəliliyini azaldır və radiasiya nümunəsini pisləşdirə bilər.
Əksinə, buynuzun həddindən artıq uzun olması, performansda mütənasib bir inkişaf təmin etmədən mexaniki ölçü və çəkini artırır.
Buna görə də buynuz dizaynı balanslaşdırmanı əhatə edir:
- Diafraqma ölçüsü
- Alovlanma bucağı
- Uzunluq
- Faza xətası
- Qazanc
- Şüa eni
- Mexaniki ölçülər
5. Radiasiya Nümunəsi və Şüa Xüsusiyyətləri
Buynuzlu antenaları ümumiyyətlə istiqamətləndirici radiatorlardır.
Elektromaqnit enerjisi əsasən dəlikdən irəli istiqamətdə cəmləşir və yan hissəciklərlə birlikdə aydın şəkildə müəyyən edilmiş əsas şüa yaradır.
İki radiasiya nümunəsi kəsimi xüsusilə vacibdir:
- E-müstəvi radiasiya nümunəsi
- H-müstəvisi radiasiya nümunəsi
The3 dB şüa enişüalanma gücünün maksimum dəyərindən 3 dB aşağı düşdüyü iki nöqtə arasındakı əsas şüanın bucaq genişliyini təsvir etmək üçün ümumiyyətlə istifadə olunur.
Ümumiyyətlə, effektiv diafraqmanın dalğa uzunluğuna nisbətən artırılması istiqaməti artırır və şüanın daralmasına meyllidir.
Bu əlaqəni praktik millimetr dalğalı buynuz antenalarında da müşahidə etmək olar. Məsələn, RF MISO-nun 75–110 GHz standart gücləndirmə buynuzları gücləndirmə və VSWR məlumatları ilə birlikdə E-müstəvisi və H-müstəvisi şüa eni xüsusiyyətlərini göstərir.
Şəkil 3. Elektromaqnit dalğasının genişlənməsi və buynuz dəliyindən şüalanmanın təsviri.
6. Buynuzlu antenaların üstünlükləri
Buynuzlu antenalar RF və mikrodalğalı sistemlər üçün bir sıra üstünlüklər təklif edir:
Yaxşı istiqamətləndirmə
Böyüdülmüş diyafram radiasiyanı irəli istiqamətə yönəldir.
Proqnozlaşdırıla bilən radiasiya xüsusiyyətləri
Yaxşı dizayn edilmiş buynuzlu antenaları sabit və yaxşı müəyyən edilmiş E-müstəvisi və H-müstəvisi naxışları təmin edə bilər.
Yaxşı empedans uyğunluğu
Dalğa bələdçisindən boş məkana tədricən keçid əks olunmanı azalda və aşağı VSWR-ı dəstəkləyə bilər.
Orta və yüksək qazanc
Fərqli gücləndirmə səviyyələri təmin etmək üçün fərqli diyafram ölçüləri və buynuz uzunluqları dizayn edilə bilər.
Nisbətən sadə quruluş
Bir çox mürəkkəb yüksək gücləndiricili antenna arxitekturaları ilə müqayisədə, ənənəvi buynuzlar mexaniki cəhətdən sadə və möhkəmdir.
Yüksək tezlikli ölçmə üçün uyğundur
Onların dalğaötürücü əsaslı arxitekturası buynuzlu antenaları mikrodalğalı və millimetr dalğa ölçmə sistemlərində xüsusilə dəyərli edir.
7. Dizayn Mülahizələri və Məhdudiyyətləri
Buynuzlu antenaların istifadəsi bir neçə mühəndislik kompromissini də əhatə edir.
Daha yüksək qazanc ümumiyyətlə daha böyük bir elektrik diyaframı tələb edir ki, bu da antenanın fiziki ölçülərini artıra bilər.
Diafraqma ölçüsü, buynuz uzunluğu və alovlanma bucağı arasındakı əlaqə də diafragma boyunca məqbul faza paylanmasını qorumaq üçün diqqətlə idarə olunmalıdır.
Çox yüksək tezliklərdə emal dəqiqliyi, səth keyfiyyəti, dalğaötürücü ölçüləri və flanşın hizalanması getdikcə daha vacib hala gəlir, çünki nisbətən kiçik mexaniki səhvlər belə dalğa uzunluğunun əhəmiyyətli bir hissəsini təşkil edə bilər.
Buna görə də mühəndislər yalnız qazanc və tezlik diapazonunu deyil, həm də aşağıdakıları qiymətləndirməlidirlər:
VSWR, polyarizasiya, çarpaz polyarizasiya performansı, şüa eni, yan hissə səviyyəsi, RF interfeysi, güc idarəetməsi və mexaniki tolerantlıq.
8. Buynuzlu antenaların tətbiqi
İstiqamətli şüalanma, sabit xüsusiyyətlər və dalğaötürən sistemləri ilə uyğunluğu səbəbindən buynuzlu antenalardan aşağıdakı sahələrdə geniş istifadə olunur:
- Anten qazancının ölçülməsi
- Radiasiya nümunəsinin ölçülməsi
- EMC və EMI testləri
- Radar sistemləri
- Mikrodalğalı və millimetr-dalğalı rabitə
- Peyk antenası sınağı
- İstiqamət tapma və müşahidə
- Anexoik kameranın ölçülməsi
- Reflektor antenası qidalanır
- RF tədqiqat və laboratoriya sistemləri
- Kalibrləmə və istinad antenası tətbiqləri
Genişzolaqlı siqnal dizaynları ölçmə və monitorinq sistemləri üçün geniş əməliyyat bant genişliyi təmin edə bilər. Məsələn, RF MISO-nun 18–40 GHz genişzolaqlı siqnal antenaları mikrodalğalı sınaq, antena ölçmə, peyk antenasının sınaqdan keçirilməsi, istiqamət tapma, müşahidə və EMC ilə əlaqəli ölçmələr daxil olmaqla tətbiqlər üçün nəzərdə tutulub.
Nəticə
Buynuzlu anten, tədricən genişlənən dalğaötürücü diyafram vasitəsilə istiqamətləndirilmiş elektromaqnit dalğasını istiqamətləndirilmiş sərbəst fəza radiasiyasına çevirir.
Onun kombinasiyasıyaxşı impedans uyğunluğu, istiqamətli şüalanma, proqnozlaşdırıla bilən şüa xüsusiyyətləri, faydalı qazanc və nisbətən sadə quruluşbuynuzu mikrodalğalı və millimetr dalğa mühəndisliyində ən vacib antenna strukturlarından birinə çevirmişdir.
Sektor və piramidal buynuzlardan tutmuş konik və genişzolaqlı dizaynlara qədər müxtəlif strukturlar müəyyən tezlik diapazonları, polyarizasiya tələbləri, gücləndirmə səviyyələri və ölçmə mühitləri üçün optimallaşdırıla bilər.
Buynuzlu anten seçən mühəndislər üçün tezlik diapazonu yalnız başlanğıc nöqtəsidir. Qazanc, VSWR, şüa eni, polyarizasiya, dalğaötürən və ya koaksial interfeys, güc idarəetməsi və mexaniki ölçülər hamısı bütün RF sisteminin tələblərinə uyğun olaraq qiymətləndirilməlidir.
Yazı vaxtı: 21 Avqust 2026
