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Viertelhornantenne

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Anwendungen

WEBINAR
Rapid Optimization of Metamaterial Structures for High Gain Array Antennas
Thursday, July 29, 2021
Time
SESSION 1
SESSION 2
CEST (GMT +2)
03:00 PM
08:00 PM
EDT (GMT -4)
09:00 AM
02:00 PM
Gebrauchte Werkzeuge:

Beschreibung

Hornantennen sind bei UHF (300 MHz-3 GHz) und höheren Frequenzen sehr beliebt. Es ist bekannt, dass sie ein Richtungsmuster mit einer hohen Verstärkung haben. Eine in der E-Ebene ausgestellte Hornantenne wird als E-Plane-Horn oder einfach als E-Horn bezeichnet. Dieses Beispiel zeigt ein Grundmodell eines idealen Horns (Abmessung um 3000 mm). Der Löser profitiert von der Symmetrie des Modells, indem er nur ein Viertel davon analysiert.

Viertel-Ehorn-Antennenmodell (3D-SolidWorks-Ansicht)

Abbildung 1 - Viertel-Ehorn-Antennenmodell (3D SolidWorks-Ansicht)

Simulation

Um das Verhalten dieser Viertel-Ehorn-Antenne zu simulieren, erstellen wir eine Antennenstudie und spezifizieren den relevanten Frequenzbereich, in dem die Antenne arbeitet (Die geeigneten Bereichsfrequenzen liegen bei etwa 0,4 GHz. In einer Antennensimulation werden Strahlungsgrenzen, die eigentümliche Merkmale von solchen sind, bestimmt Den Flächen, die die die Antenne umgebende Luft abschneiden, wird eine Simulation zugewiesen, um eine schalltote Kammer zu simulieren.

Feststoffe und Materialien

Die Antenne ist mit Luft gefüllt. Also wählen wir alle Feststoffe aus und beaufschlagen sie mit Luft als Füllmaterial. Die Flächen der Feststoffe werden dann in Abhängigkeit von der relativen Richtung des elektrischen Feldes als perfekte elektrische Leiter behandelt.

Laden/Zurückhalten

Der Anschluss ist an der kleinen Seitenfläche der Antenne angebracht. PEC-Grenzen werden Seitengrenzen zugeordnet. PECS- und PEMS-Grenzen werden zweckmäßigerweise Symmetrieebenen des Modells zugewiesen.

Grenzen: Rot=Strahlung, Gelb=PEC, Blau=Port

Abbildung 2 - Grenzen: Rot=Strahlung, Gelb=PEC, Blau=Port

Das Modell hat keine besonderen Formen. Ein gleichmäßiges Maschennetz der Anordnung sollte ohne angewendete Maschennetzkontrollen ausreichen. Daher geben wir die Anzahl der Netzelemente an, die auf der Diagonale jedes Volumenkörpers erstellt werden sollen.

Ergebnisse

Die Animation der Verteilung des elektrischen 3D-Feldes durch Variation des Omega-T-Winkels gibt uns einen Hinweis darauf, wie sich die Welle in den Port ausbreitet und innerhalb des Horns abgestrahlt wird. Wir können zunächst die Kurve des Reflexionskoeffizienten am Port betrachten, um zu entscheiden, welche Frequenz die beste Übereinstimmung ergibt.

Wellenausbreitung in der Antenne bei 0,4 GHz

Abbildung 3 - Wellenausbreitung in der Antenne bei 0,4 GHz

Diese Abbildung zeigt die Variation des Reflexionskoeffizienten am Port. Wie zu Beginn dieses Berichts erwähnt, berechnet HFWorks die Streuparameter auch in Antennenstudien. In diesem Beispiel ist die Antenne am besten auf 0,9 GHz abgestimmt.

Variationen des Reflexionskoeffizienten am Antennenanschluss

Abbildung 4 - Variationen des Reflexionskoeffizienten am Antennenanschluss

Die polaren Plots decken einen weiten Bereich von Parametern: ra d ia t ed e l EG t RIC fiel d, ra d iati o n i n t e n si t y , d irect ich v es y , g ain p attern, axi a l rati o . . . e t c. Diese ist ein p l o t o f das ra d iated el e ctr i c Feld   (Strahlungsintensität)   beim 0 0,4 G H z.

Vektorverteilung des gestrahlten elektrischen Feldes bei 0,4 GHz

Fi g u r e 5 -   R a di ated E l e c t r i c f i e l d ve c t o r d i st r ibu t io n beim 0,4 GHz

Verweise

[1] M.S. Narasimhan and V. Venkateswara Rao, "A correction to the available radiation formula for E-Plane sectorial horns", IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-21, pp. 878-879, Nov 1973.