Hornantennen

Hornantennen sind Antennen, deren Strahler eine sich nach außen verjüngende, hornförmige Öffnung bildet. Diese Öffnung wandelt das elektromagnetische Feld von einem Hohlleiter oder einer anderen Führung in eine Strahlung im freien Raum um. Typische Formen sind konische und pyramidenförmige Hornantennen; auch sektorale oder korugierte Varianten kommen vor. Hornantennen werden sowohl als eigenständige Antenne als auch als Feed für Parabolantennen und andere Mikrowellensysteme eingesetzt.

Aufbau und Funktionsprinzip: Der Öffnungsquerschnitt vergrößert sich allmählich, wodurch sich die Impedanzanpassung zwischen dem leitungsgebundenen Modus und dem freien Raum erleichtert. Durch die Geometrie wird die Feldverteilung gesteuert, wodurch Polarisation, Bündelung und Bandbreite beeinflusst werden. In der Regel arbeiten Hornantennen mit linearer Polarisation. Die Hauptrichtung des Strahls hängt von der Aperturgröße A ab; grob gilt: G ≈ η·(4πA/λ^2), wobei η die Antenneneffizienz ist.

Eigenschaften: Hornantennen zeichnen sich durch eine relativ breite Bandbreite, moderate bis hohe Direktivität und eine klare Strahlform aus. Die Öffnungswinkel (Beamwidth) ist ungefähr proportional zu λ/A. Die Bauformen reichen von langen, engen pyramidenförmigen bis zu kurzen, breiten konischen Profilen; korugierte Hornen optimieren Polarisation und Bandbreite weiter.

Anwendungen: Als eigenständige Antenne oder als Feed von Parabolantennen sind Hornantennen in der Mikrowellentechnik verbreitet. Typische Einsatzgebiete sind Satelliten- und Punkt-zu-Punkt-Kommunikation, Radar, Radioastronomie, Messungen an Antennenprüfständen und in Experimenten mit Freiraummessung.

Design und Herstellung: Hornantennen bestehen üblicherweise aus Aluminium oder Messing. Oberflächen müssen glatt sein, Randkanten sorgfältig bearbeitet werden. Geometrie, Öffnungsgröße, Länge und Flanschierung bestimmen Frequenzbereich, Bandbreite und Strahlcharakteristik. Corrugierte Hornantennen ermöglichen bessere Polarisationseigenschaften und größere Bandbreite.

Vor- und Nachteile: Vorteile sind einfache Bauweise, robuste Mechanik, breite Bandbreite und gute Kopplung zu Reflektoren. Nachteile sind großer Platzbedarf bei niedrigen Frequenzen und der Bedarf an präziser Ausrichtung, um das gewünschte Strahlprofil zu erreichen.