Hornstrahler

Pyramidenhorn

Ein Hornstrahler (englisch Horn antenna) ist eine Bauform einer Antenne für Mikrowellen und besteht aus einer mehr oder weniger an die Form eines Exponentialtrichters angenäherten Metallfläche, die meist in einen Hohlleiter mündet.

Hornstrahler finden Verwendung als eigenständiger Strahler oder zur Speisung im Brennpunkt von Parabolantennen (Radar-Antennen, Radioteleskope, Richtfunk-Antennen, Muschelantennen).

Verschiedene Bauformen führten auch zu Bezeichnungen wie Pyramidenhorn und Kegelhorn.

Prinzip

Prinzipiell kann der Hohlleiter, der die Sendeleistung zur Antenne leitet, von seinem offenen Ende die elektromagnetische Welle in den freien Raum abstrahlen. Da aber der Wellenwiderstand des freien Raums einen anderen Wert hat als der des Hohlleiters, werden an dieser Stelle durch die Fehlanpassung unerwünschte Reflexionen auftreten. Daher weitet man die mechanischen Abmessungen des Hohlleiters an der Stelle des Strahlungsaustritts der elektromagnetischen Welle auf, um einen allmählichen Übergang zu erreichen. Diese Konstruktion nennt man wegen der hornartigen Form Hornstrahler.

Bei Mikrowellen-Antennen ist die Kombination eines Primärstrahlers und eines Sekundärreflektors üblich, wobei als Primärstrahler im Brennpunkt eines metallischen Parabolspiegels häufig ein Hornstrahler (Feed) verwendet wird.

Eigenschaften

Rillenhornstrahler für 3,7 GHz bis 6 GHz mit einem Übergang auf Koaxialkabel mit SMA-Anschluss

Hornstrahler haben eine recht gute Richtcharakteristik. Je länger die geometrischen Abmessungen des Hornstrahlers sind, desto besser ist die Richtcharakteristik und folglich der Gewinn. Eine Wand des Horns kann als Abschnitt eines Paraboloids geformt sein; der speisende Hohlleiter trifft dabei seitlich auf das Horn. Mit dieser Form sind besonders hohe Richtwirkungen und Vor-Rück-Verhältnisse zu erzielen. Diese Form kam früher bei Radioteleskopen und als Richtfunk-Antenne zum Einsatz, es wurden Abmessungen mit mehreren Metern Breite realisiert.

Bei heutigen Anlagen zur Satellitenkommunikation werden zur Speisung von Parabolantennen meist Rillenhornstrahler eingesetzt. Diese ermöglichen eine geringere Baulänge und Breite. Die Größe von Hornstrahlern ist frequenzabhängig − je höher die abzustrahlende beziehungsweise zu empfangende Frequenz, desto kleiner können Hornstrahler und auch Rillenhornstrahler gebaut werden. Die Abmessungen reichen von etwa nur 20 mm bis 100 mm Durchmesser zur Speisung von Parabolantennen bis hin zu mehreren Metern Durchmesser bei Paraboloid-Hornantennen.

Steghornstrahler

Steghornstrahler für 0,8 GHz bis 18 GHz

Eine besondere Bauform ist der Steghornstrahler, häufig auch Doppelsteghorn genannt (engl. Double-ridged waveguide horn). Dabei befinden sich in der Mitte der oberen und unteren Breitseite des Hornstrahlers sich exponentiell nach außen öffnende metallische Stege, die eine deutliche Vergrößerung der Bandbreite der Antenne bewirken. Typisch wird so eine relative Bandbreite von mindestens 6 erreicht,^[1] wodurch der Hornstrahler auch für die Abstrahlung von Impulsen geeignet wird. Eine planare Variante des Steghornstrahlers stellt die Vivaldi-Antenne dar.

Weblinks

• Datenblatt eines Steghornstrahlers (englisch, PDF, 600,5 KiB)

Belege

1. ↑ Meinke, Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik. Springer, Berlin 1986 (4. Aufl.), S. N 43. ISBN 3-540-15393-4