傾斜ホーンアンテナのシミュレーション

ホーン アンテナは、300 MHz を超える無線周波数アプリケーションで広く使用されています。このタイプのアンテナは、ホーンのような形をしたフレア状の金属導波管で構成され、電波をビームにします。それらは主に、他のアンテナのゲインを測定するための標準キャリブレーション用のフィーダーとして、またレーダーガン、自動ドアオープナー、マイクロ波放射計の指向性アンテナとして使用されます。 SWRが低く、帯域幅が広く、構造と調整が簡単です。

この例は、ツイスト フィードを備えたピラミッド型ホーン アンテナを示しています。ホーンは四角錐の形状で、断面が長方形です。それらは一般的なタイプで、長方形の導波管で使用され、直線偏波の電波を放射します。モデルは SolidWorks で構築され、HFWorks のアンテナ モジュールを使用して解析されます。主な関心領域は、散乱パラメータ、ホーン内の電場、およびゲイン、指向性、放射などの遠方放射場の結果です...

図1 -タイトルのホーンアンテナ

シミュレーション

このホーン アンテナの寸法は、4.5 GHz で便利に動作するように調整されています。シミュレーションではアンテナ ソルバーを使用します。高速スイープ周波数を使用できます。これらの周波数のそれぞれについて、ユーザーが指定した 1 つの周波数を解くことから解が導き出されます。この方法は、シミュレーション時間の短縮に有利です。

部材と材料

アンテナは銅でできています。モデリングされた形状全体に、HFWorks ライブラリの定義済み材料にある銅材料が割り当てられます。周囲の空気はシミュレーションにとって重要です。したがって、ユーザーは適切な空気量を正しくモデル化する必要があります。

負荷/制約

輻射境界は、エア ボックスの面に割り当てられます。これらは、さらに放射パターンを構成するために適切に配置する必要があります。ポートはアンテナの背面に配置され、素材は完全な導電体として扱われます。

結果

タスクの性質やユーザーが関心を持っているパラメータに応じて、さまざまな 3D および 2D プロットを利用できます。アンテナ シミュレーションを扱っているため、マッチングのために反射係数と挿入損失をプロットします。次のステップでは、アンテナの近距離および遠距離放射をプロットする場合があります。

図 2 - 1.17 GHz での遠方電界分布

anetnna は 2.54 GHz で最もよく一致します。リターン ロスは非常に低くなります。周波数のより正確なステップを適用し、周波数間隔の開始と終了を減らすと、プロットがより滑らかになる可能性があります。入力反射係数をスミス チャートにプロットすることもできます。

図 3 - 4.17 GHz でのアンテナのセクション クリッピング

この図は、ホーン内部の電界の分布に対応しています。これは、HFWorks のセクション クリッピング機能を使用して実現されています。

一方で、アンテナからどれだけの電力が放射されるかを知ることは常に重要です。つまり、アンテナがどれだけのゲインを提供できるかを知ることです。したがって、最初のステップでは、アンテナのポートでの反射係数をプロットして、どの周波数で電力がほぼ完全に通過して放射されているかを知ることができます。

図 4 -アンテナのポートでの反射係数