ホーンアンテナは帯域、開口、パターン、偏波、整合、電力と実装の七項目で選びます。直接放射する用途、反射鏡のフィード、測定基準では必要条件が異なります。まず使用目的と合否を定義してください。
1．実際の帯域と給電インターフェース
最低・最高周波数と信号の瞬時帯域を指定します。すべてのホーンが8～40 GHzに対応するわけではなく、導波管、変換器と開口構造を含めて確認します。
同軸ならコネクターと基準インピーダンス、導波管なら内部寸法・モード・フランジが必要です。WR-90の一般的な帯域は8.2～12.4 GHzで、WR-15の50～75 GHzをそのまま77 GHzまで保証として延長できません。
2．開口と寸法
開口の近似はG ≈ 4πηA/λ²です。Aは物理面積、ηは開口効率です。10 GHzで0.10 × 0.08 m²、η = 0.60と仮定すると約18.3 dBiです。特定製品の測定値ではありません。
同じ周波数で有効開口を増すと一般に指向性が高まりますが、短すぎるホーンでは開口位相の誤差が影響します。全品に共通する長さ対波長1:1.5や、24 GHzなら開口30 mmという規則はありません。
3．ビーム幅とサイドローブ
主な二つの面のパターンを帯域全体で比べます。狭いビームは瞬間的なカバーを狭くし、安定した指向が必要になる場合があります。
ビーム幅、指向誤差とシステムの分解能は別の量です。反射鏡フィードでは照明、スピルオーバーと位相中心を確認し、ホーン単独の最大利得だけで選びません。
4．偏波
直線・円偏波、向き、回転方向と必要な品質を明確にします。円形の開口だから円偏波とは限りません。給電構造が重要です。
必要に応じて同偏波・交差偏波パターンや軸比を求めます。理想的な直線偏波同士が45°ずれると電力係数はcos²45° = 0.5で、約3.01 dBの偏波不整合損失になります。
5．整合と損失の定義
VSWR 1.5なら|Γ| = 0.2、反射電力は4%です。残る96%がすべて放射される意味ではありません。導体・誘電体損失は別に評価します。
仕様の数値が指向性、利得または実現利得のどれかを確認します。同じケーブルや反射の損失を二重に引くと予算を誤ります。
6．電力と環境
平均・ピーク、パルス幅と繰り返し、温度、圧力と負荷反射を指定します。材料と肉厚だけで100 Wや500 Wの限界を決められません。
IP67は所定の侵入保護条件であり、RF高電力、腐食や振動を一括保証しません。レドームの材質・厚さと濡れた状態も必要に応じて検証します。
7．測定と実装
VNAは主に整合を確認する道具で、それだけでは利得とパターンは分かりません。大きな開口では遠方界の目安の一つR ≳ 2D²/λに加え、試験場と不確かさを考慮します。
D = 0.60 m、12 GHzなら約28.8 mです。全品を10波長で測ればよいとは限りません。近傍界法では変換とプローブ補正が必要です。
| 資料 | 必要な情報 |
|---|---|
| 図面 | 寸法、質量、固定と接続。 |
| RFデータ | 整合、利得、パターンと偏波。 |
| 条件 | 電力、環境と組立。 |
| 測定 | 基準、方法と不確かさ。 |
標準ゲインホーンも正確な基準値が必要なら校正条件を確認します。シミュレーションは選定に有用ですが実機検証のすべてを代替しません。ホーンの基礎と電磁界領域を参照してください。
