As antenas de corno están entre as antenas direccionais máis empregadas na enxeñaría de microondas e ondas milimétricas. A súa estrutura mecánica simple, as súas características de radiación predicibles, a súa reflexión relativamente baixa e a súa capacidade para acadar unha ganancia de moderada a alta fan que sexan valiosas na medición de antenas, nas probas de compatibilidade electromagnética (EMC), nos radares, nos sistemas de comunicación, nos sistemas de alimentación e nos laboratorios de radiofrecuencia.
Unha antena de corno pódese considerar esencialmente como unhaguía de ondas cunha abertura gradualmente ensanchadaEn lugar de permitir que as ondas electromagnéticas atopen unha transición abrupta da guía de ondas ao espazo libre, a sección acampanada proporciona unha transformación máis gradual. Isto axuda a mellorar a adaptación de impedancias e dirixe máis enerxía electromagnética cara a un feixe de radiación controlado.
Dependendo da xeometría da guía de ondas e da dirección na que se expande a apertura, as antenas de corno poden deseñarse de varias formas, incluíndocornos sectoriais, cornos piramidais e cornos cónicosO artigo de referencia orixinal emprega estas tres configuracións como introdución principal ás estruturas de antenas de trompeta.
1. Como funciona unha antena de corno?
Unha guía de ondas confina a enerxía electromagnética dentro dunha estrutura condutora. Cando a onda guiada chega a un extremo aberto, parte da enerxía irradia ao espazo libre, mentres que outra parte pode reflectirse debido á transición entre as impedancias da guía de ondas e do espazo libre.
Unha antena de corno reduce a brusquedade desta transición aumentando gradualmente a sección transversal da guía de ondas cara á apertura.
A medida que a onda electromagnética se propaga a través da sección ensanchada, o campo expándese sobre unha abertura máis grande. A abertura irradia entón ao espazo libre e produce un feixe direccional.
Polo tanto, a bengala cumpre dous propósitos importantes:
- Proporciona unha transición máis suave entre a guía de ondas e o espazo libre.
- Aumenta a apertura de radiante efectiva, o que permite unha maior directividade e ganancia.
É importante ter en conta que unha bucina fainon elimina completamente as reflexións nin as ondas estacionariasPola contra, unha bucina deseñada axeitadamente pode reducir a reflexión e proporcionar unha boa adaptación de impedancia, que adoita reflectirse nun VSWR relativamente baixo.
Figura 1. Antena de corno típica cunha abertura de guía de ondas gradualmente ensanchada.
2. Frecuencia de funcionamento das antenas de corno
As antenas de corno non teñen un rango de frecuencia universal.
A súa frecuencia de funcionamento está determinada en gran medida poladimensións da guía de ondas, modo da guía de ondas, xeometría da apertura, estrutura de alimentación e ancho de banda previsto.
As antenas de corno tradicionais son especialmente comúns en frecuencias de microondas e ondas milimétricas porque as dimensións da guía de ondas se volven prácticas a medida que a lonxitude de onda diminúe. Non obstante, as estruturas de corno de banda ancha especialmente deseñadas tamén poden funcionar a frecuencias máis baixas, mentres que as cornos de guía de ondas de precisión poden estenderse ben ás bandas de ondas milimétricas e sub-THz.
Por exemplo, pódense atopar deseños de antenas de corno que van desde centos de megahercios ata moi por riba dos 100 GHz. RF MISO ofrece actualmente configuracións de corno de banda ancha que funcionan desde300–750 MHz, así como antenas de corno cónicas que cobren220–325 GHz, o que ilustra o amplo que pode ser o rango de frecuencias práctico desta familia de antenas.
3. Principais tipos de antenas de corno
3.1 Antena de trompeta sectorial
Unha bucina sectorial prodúcese cando unha guía de onda rectangular se ensancha nun só plano.
Se a guía de ondas se expande noPlano E, a estrutura chámaseBucina sectorial do plano ESe a expansión se produce noPlano H, chámase un/unhaCorno sectorial do plano H.
Debido a que a dimensión da apertura aumenta só nun plano, a forma do feixe é máis pronunciada nese plano correspondente.
3.2 Antena de corno piramidal
Fórmase unha corneta piramidal cando unha guía de onda rectangular se ensancha tanto nas direccións do plano E como do plano H.
A estrutura resultante semella unha pirámide truncada e proporciona expansión da abertura en ambas as dimensións.
Os cornos piramidais úsanse amplamente comocornetas de ganancia estándar e antenas de referenciaporque os seus patróns de ganancia e radiación pódense caracterizar con precisión.
RF MISO, por exemplo, ofrece antenas de trompa de ganancia estándar en numerosas bandas de microondas e ondas milimétricas. A súa familia de trompas de ganancia estándar WR10 inclúe modelos que funcionan desde75 a 110 GHz, con características especificadas de ganancia, ROE, polarización e ancho de feixe.
3.3 Antena de corno cónico
Unha corneta cónica fórmase xeralmente expandindo gradualmente unha guía de ondas circular cara a unha abertura circular.
A diferenza dunha corneta piramidal, que se orixina a partir dunha guía de ondas rectangular, unha corneta cónica ten unha xeometría rotacionalmente simétrica.
As antenas de corno cónico úsanse habitualmente en aplicacións de microondas, ondas milimétricas, alimentación e medición. Dependendo da estrutura de alimentación e da rede de polarización, tamén poden admitir configuracións de polarización máis especializadas.
Figura 2. Configuracións típicas de antenas de corno: cornos sectoriais no plano E, sectoriais no plano H, piramidais e cónicos.
4. Ángulo de ensanchamiento, tamaño da abertura e lonxitude da bucina
A xeometría dunha bucina inflúe directamente no seu rendemento electromagnético.
Tres parámetros de deseño importantes son:
ángulo de ensanchado, tamaño da abertura e lonxitude da bucina.
Unha apertura maior pode xeralmente proporcionar unha maior directividade e un feixe máis estreito, pero o simple feito de aumentar o ángulo de ensanchado non produce automaticamente un mellor rendemento.
Se a bucina é demasiado curta para un tamaño de apertura determinado, pode aparecer unha variación de fase excesiva a través da apertura. Isto reduce a eficiencia da apertura e pode degradar o patrón de radiación.
Pola contra, facer a bucina excesivamente longa aumenta o tamaño e o peso mecánicos sen necesariamente proporcionar unha mellora proporcional no rendemento.
Polo tanto, o deseño da bucina implica o equilibrio:
- Tamaño da abertura
- Ángulo de ensanchamento
- Lonxitude
- Erro de fase
- Ganancia
- Anchura do feixe
- Dimensións mecánicas
5. Patrón de radiación e características do feixe
As antenas de corno son xeralmente radiadores direccionais.
A enerxía electromagnética concéntrase principalmente na dirección cara adiante a través da abertura, producindo un feixe principal claramente definido xunto con lóbulos laterais.
Dous cortes no patrón de radiación son particularmente importantes:
- Patrón de radiación do plano E
- Patrón de radiación do plano H
O/AAncho de feixe de 3 dBúsase habitualmente para describir a anchura angular do feixe principal entre os dous puntos onde a potencia radiada cae 3 dB por debaixo do seu valor máximo.
En xeral, o aumento da apertura efectiva en relación coa lonxitude de onda aumenta a directividade e tende a estreitar o feixe.
Esta relación tamén se pode observar en antenas prácticas de corneta de ondas milimétricas. Por exemplo, as cornetas de ganancia estándar de 75–110 GHz de RF MISO especifican as características do ancho de feixe do plano E e do plano H xunto cos datos de ganancia e ROE.
Figura 3. Ilustración da expansión e radiación das ondas electromagnéticas a través dunha abertura de corno.
6. Vantaxes das antenas de corno
As antenas de corno ofrecen varias vantaxes para os sistemas de RF e microondas:
Boa directividade
A apertura ampliada concentra a radiación cara adiante.
Características da radiación predicibles
As antenas de corno ben deseñadas poden proporcionar patróns de frecuencia no plano E e no plano H estables e ben definidos.
Boa adaptación de impedancia
A transición gradual da guía de ondas ao espazo libre pode reducir a reflexión e soportar unha baixa ROE.
Ganancia moderada a alta
Pódense deseñar diferentes tamaños de apertura e lonxitudes de bucina para proporcionar diferentes niveis de ganancia.
Estrutura relativamente sinxela
En comparación con moitas arquitecturas complexas de antenas de alta ganancia, as bocinas convencionais son mecanicamente sinxelas e robustas.
Adecuado para medición de alta frecuencia
A súa arquitectura baseada en guías de ondas fai que as antenas de corno sexan especialmente valiosas nos sistemas de medición de microondas e ondas milimétricas.
7. Consideracións e limitacións de deseño
As antenas de corno tamén implican varias desvantaxes de enxeñaría.
Unha maior ganancia xeralmente require unha maior apertura eléctrica, o que pode aumentar as dimensións físicas da antena.
A relación entre o tamaño da abertura, a lonxitude da bucina e o ángulo de ensanchado tamén debe controlarse coidadosamente para manter unha distribución de fase aceptable en toda a abertura.
A frecuencias moi altas, a precisión do mecanizado, a calidade da superficie, as dimensións da guía de ondas e a aliñación das bridas adquiren cada vez máis importancia porque mesmo erros mecánicos relativamente pequenos poden representar unha fracción significativa da lonxitude de onda.
Polo tanto, os enxeñeiros deben avaliar non só a ganancia e o rango de frecuencias, senón tamén:
ROE, polarización, rendemento de polarización cruzada, ancho de feixe, nivel de lóbulo lateral, interface de RF, manexo de potencia e tolerancia mecánica.
8. Aplicacións das antenas de corno
Debido á súa radiación direccional, características estables e compatibilidade cos sistemas de guía de ondas, as antenas de corno úsanse amplamente en:
- Medición da ganancia da antena
- Medición do patrón de radiación
- Probas de compatibilidade electromagnética e interferencia electromagnética
- Sistemas de radar
- Comunicación por microondas e ondas milimétricas
- Probas de antenas de satélite
- Localización e vixilancia
- Medición da cámara anecoica
- Alimentacións de antenas reflectoras
- Sistemas de investigación e laboratorio de radiofrecuencia
- Aplicacións de calibración e antenas de referencia
Os deseños de antenas de bocina de banda ancha tamén poden proporcionar unha ampla banda de funcionamento para sistemas de medición e monitorización. Por exemplo, as antenas de bocina de banda ancha de 18–40 GHz de RF MISO están especificadas para aplicacións que inclúen probas de microondas, medición de antenas, probas de antenas de satélite, radiogoniometría, vixilancia e medicións relacionadas coa compatibilidade electromagnética.
Conclusión
Unha antena de corno transforma unha onda electromagnética guiada en radiación direccional no espazo libre a través dunha abertura de guía de ondas que se expande gradualmente.
A súa combinación deboa adaptación de impedancia, radiación direccional, características do feixe predicibles, ganancia útil e construción relativamente sinxelaconverteu a corneta nunha das estruturas de antena máis importantes na enxeñaría de microondas e ondas milimétricas.
Desde cornos sectoriais e piramidais ata deseños cónicos e de banda ancha, pódense optimizar diferentes estruturas para rangos de frecuencia específicos, requisitos de polarización, niveis de ganancia e entornos de medición.
Para os enxeñeiros que seleccionan unha antena de trompeta, o rango de frecuencias é só o punto de partida. A ganancia, a ROE, o ancho de feixe, a polarización, a interface de guía de ondas ou coaxial, a potencia manexable e as dimensións mecánicas deben avaliarse segundo os requisitos do sistema de radiofrecuencia completo.
Data de publicación: 21 de agosto de 2026
