In einem Hohlleiter-Speisesystem koppeln elektrische Sonden, magnetische Schleifen und Öffnungen beziehungsweise Blenden an die gewünschte Mode. Das offene Ende und das Horn gehören zur abstrahlenden Seite. Die Unterscheidung verhindert, dass Eingangsanregung und Antennenform verwechselt werden.
Drei Aufgaben im Speiseweg
Zuerst wird Energie aus einer Schaltung oder einem Koaxialanschluss eingekoppelt, anschließend im Hohlleiter übertragen oder verteilt und schließlich durch eine Apertur abgestrahlt. Beispielsweise regt eine Sonde TE10 an und ein rechteckiger Abschnitt führt diese Mode zu einem Horn.
Die folgenden vier Gruppen beschreiben häufige Elemente dieses Weges. Sie sind keine vier sich gegenseitig ausschließenden Antennenfamilien. Ein gefalteter Dipol ist außerdem nicht die allgemeine Bezeichnung für jede Erregersonde.
1. Elektrische Sonde
Lage und Orientierung werden für die Kopplung an das elektrische Feld der gewünschten Mode gewählt. Bei einem Koaxial-Hohlleiter-Übergang kann der Innenleiter in den Hohlraum hineinragen.
Länge, Eintauchtiefe, Rückwandabstand und dielektrische Stützen beeinflussen die Anpassung. Eine längere Sonde erweitert nicht automatisch die Bandbreite.
Prüfen Sie lokale Feldstärken, Verlust und unerwünschte Moden. Eine Viertelwellen-Abschätzung muss angeben, ob sie sich auf die freie oder die geführte Wellenlänge und welche Geometrie bezieht.
2. Magnetische Schleife
Die Schleife koppelt an den sie durchsetzenden magnetischen Fluss. Fläche, Lage, Orientierung und Anschluss bestimmen die Kopplung. So können geeignete Moden oder Resonatoren angeregt werden.
Eine Schleife erzeugt nicht automatisch Polarisationsdiversität. Die Entscheidung gegenüber einer elektrischen Sonde folgt der Feldstruktur, Geometrie und Leistungsanforderung.
3. Öffnungen, Schlitze und Blenden
Eine Öffnung zwischen Hohlleitern oder Resonatoren koppelt deren Felder. Form, Position, Orientierung und Abmessungen beeinflussen Übertragung und Reflexion.
Die Funktionen reichen von Filterkopplung über Leistungsauskopplung bis zur abstrahlenden Schlitzgruppe. Nicht jede Blende ist ein resonanter Strahlschlitz einer Satellitenantenne.
Resonante und nichtresonante Schlitze verlangen unterschiedliche Modelle. Bei einem Array zählen auch der Hohlleiterabschluss sowie die Amplituden- und Phasenverteilung zwischen den Elementen.
4. Offenes Ende und Horn
Am offenen Ende wird ein Teil des Feldes abgestrahlt; ein Teil kann reflektiert werden. Das Horn erweitert den Querschnitt und gestaltet das Feld der Apertur.
Aperturgröße, Länge, Öffnungswinkel und Phasenfehler beeinflussen Gewinn und Diagramm. Ein pyramidenförmiges Horn erweitert die rechteckige Struktur in zwei Hauptebenen und ist kein anderer Name für eine innere Sonde.
Als Reflektor-Feed benötigt es passende Ausleuchtung, Spillover, Polarisation und Phasenzentrum. Der höchste Einzelgewinn des Horns ergibt nicht zwingend den besten Reflektor in der Gesamtanordnung.
Mode, Anpassung und Kabelanschluss
WR-90 wird gewöhnlich in 8,2–12,4 GHz verwendet; seine TE10-Grenzfrequenz liegt bei etwa 6,56 GHz. Die Speisung muss die gewünschte Mode im gesamten Arbeitsband ausreichend rein anregen.
Die Feldimpedanz des Hohlleiters hängt von Mode und Frequenz ab. Sie ist kein fester 50-Ω-Widerstand. Für den Übergang zum Koaxialkabel werden Portnormierung und Bezugsebenen definiert.
Ein mechanisch passender Anschluss beweist noch keine breitbandige elektrische Anpassung. Ein gutes S11 wiederum beweist allein weder hohen Strahlungswirkungsgrad noch ein passendes Richtdiagramm.
Diagramme bewerten
Die Hauptkeule bezeichnet die wichtigste Strahlungsrichtung; Neben- und Rückkeulen gehören ebenfalls zum Diagramm. Ihre Pegel folgen der Feldverteilung und nicht nur dem Namen des Speiseelements.
Eine geänderte Amplituden- oder Phasenbelegung kann Nebenkeulen reduzieren und gleichzeitig die Hauptkeule verbreitern. Vergleichen Sie deshalb komplette Diagramme über die Frequenz.
Was in die Spezifikation gehört
- Band, Mode, Polarisation und momentane Bandbreite.
- Eingang, Flansche, Orientierung und Einbaumaße.
- Reflexion, Verlust und unerwünschte Moden.
- Benötigte Amplituden- und Phasenbalance.
- Leistung mit thermischen und elektrischen Bedingungen.
- Gewinn und Diagramm der abstrahlenden Struktur.
Grundlagen liefern Hornantennen und die Hohlleitergleichungen. Für Dolph-Microwave-Komponenten sollte die Funktion jedes Abschnitts der Speisung eindeutig angegeben werden.
