L'antenne à cornu sò trà l'antenne direzionali più aduprate in l'ingegneria di e microonde è di l'onde millimetriche. A so struttura meccanica simplice, e caratteristiche di radiazione prevedibili, a riflessione relativamente bassa è a capacità di ottene un guadagnu da moderatu à altu li rendenu preziosi in a misurazione di l'antenne, i test EMC, i radar, i sistemi di cumunicazione, i sistemi di alimentazione è i laboratori RF.
Un'antenna à corna pò esse essenzialmente cunsiderata cum'è unaguida d'onda cù un'apertura svasata gradualmenteInvece di permette à l'onde elettromagnetiche di scuntrà una transizione brusca da a guida d'onda à u spaziu liberu, a sezione svasata furnisce una trasfurmazione più graduale. Questu aiuta à migliurà l'adattamentu d'impedenza è dirige più energia elettromagnetica in un fasciu di radiazione cuntrullata.
Sicondu a geometria di a guida d'onda è a direzzione in a quale l'apertura hè espansa, l'antenne à corna ponu esse cuncepite in parechje forme, cumpresecorni settoriali, corni piramidali è corni cònichiL'articulu di riferimentu originale usa queste trè cunfigurazioni cum'è l'introduzione principale à e strutture di l'antenna à cornu.
1. Cumu funziona un'antenna à cornu?
Una guida d'onda cunfina l'energia elettromagnetica in una struttura conduttiva. Quandu l'onda guidata ghjunghje à una estremità aperta, una parte di l'energia si irradia in u spaziu liberu, mentre chì una parte pò esse riflessa per via di a transizione trà l'impedenze di a guida d'onda è di u spaziu liberu.
Un'antenna à corno riduce a bruschezza di sta transizione aumentendu gradualmente a sezione trasversale di a guida d'onda versu l'apertura.
Mentre l'onda elettromagnetica si propaga à traversu a sezione svasata, u campu si espande annantu à una apertura più grande. L'apertura si irradia tandu in u spaziu liberu è produce un fasciu direzionale.
U flare serve dunque à dui scopi impurtanti:
- Fornisce una transizione più fluida trà a guida d'onda è u spaziu liberu.
- Aumenta l'apertura radiante effettiva, permettendu una maggiore direttività è guadagnu.
Hè impurtante di nutà chì un cornu faceùn elimina micca cumpletamente i riflessi o l'onde stazionarieInvece, una tromba cuncepita in modu adattatu pò riduce a riflessione è furnisce una bona adattazione d'impedenza, chì hè cumunemente riflessa in un VSWR relativamente bassu.
Figura 1. Antenna à tromba tipica cù una apertura di guida d'onda svasata gradualmente.
2. Frequenza di funziunamentu di l'antenne à cornu
L'antenne à corno ùn anu micca una gamma di frequenza universale.
A so frequenza di funziunamentu hè largamente determinata dadimensioni di a guida d'onda, modu di guida d'onda, geometria di l'apertura, struttura di alimentazione è larghezza di banda prevista.
L'antenne tradiziunali à corna sò particularmente cumuni à e frequenze di microonde è d'onde millimetriche perchè e dimensioni di a guida d'onda diventanu pratiche à misura chì a lunghezza d'onda diminuisce. Tuttavia, e strutture à corna à banda larga appositamente cuncepite ponu ancu funziunà à frequenze più basse, mentre chì e corne à guida d'onda di precisione ponu estendersi bè in e bande d'onde millimetriche è sub-THz.
Per esempiu, i disinni di antenne à tromba ponu esse truvati da a gamma di centinaie di megahertz finu à ben oltre 100 GHz. RF MISO offre attualmente cunfigurazioni di tromba à banda larga chì operanu da300–750 MHz, è ancu antenne à corna còniche chì coprenu220–325 GHz, chì illustra quantu larga pò esse a gamma di frequenza pratica di sta famiglia d'antenna.
3. Tipi principali di antenne à cornu
3.1 Antenna à tromba settoriale
Una cornu settoriale hè prodotta quandu una guida d'onda rettangulare hè svasata in un solu pianu.
Se a guida d'onda hè allargata in uE-planu, a struttura hè chjamataCornu settoriale di u pianu ESè l'espansione si faci in uPianu H, si chjama unCornu settoriale di u pianu H.
Siccome a dimensione di l'apertura aumenta solu in un pianu, a furmazione di u fasciu hè più pronunciata in quellu pianu currispundente.
3.2 Antenna à cornu piramidale
Una cornu piramidale si forma quandu una guida d'onda rettangulare hè svasata in e direzzione di u pianu E è di u pianu H.
A struttura risultante s'assumiglia à una piramide troncata è furnisce una espansione di l'apertura in entrambe e dimensioni.
I corni piramidali sò largamente usati cum'ècorne à guadagnu standard è antenne di riferimentuperchè i so mudelli di guadagnu è di radiazione ponu esse caratterizati accuratamente.
RF MISO, per esempiu, offre antenne à tromba à guadagnu standard in numerose bande di microonde è onde millimetriche. A so famiglia di trombe à guadagnu standard WR10 include mudelli chì operanu da75 à 110 GHz, cù caratteristiche di guadagnu, VSWR, polarizazione è larghezza di u fasciu specificate.
3.3 Antenna à cornu cònicu
Una cornu cònica hè generalmente furmata espandendu gradualmente una guida d'onda circulare versu una apertura circulare.
À u cuntrariu di una cornu piramidale, chì hà origine da una guida d'onda rettangulare, una cornu cònica hà una geometria simmetrica rotazionale.
L'antenne à corna cònica sò cumunemente aduprate in applicazioni à microonde, onde millimetriche, alimentazione è misurazione. Sicondu a struttura di l'alimentazione è a rete di polarizazione, ponu ancu supportà cunfigurazioni di polarizazione più specializate.
Figura 2. Configurazioni tipiche di l'antenna à corna: corna settoriali di u pianu E, settoriali di u pianu H, piramidali è cuniche.
4. Angulu di svasatura, dimensione di l'apertura è lunghezza di a cornu
A geometria di una tromba hà una influenza diretta nantu à e so prestazioni elettromagnetiche.
Trè parametri di cuncepimentu impurtanti sò:
angulu di flare, dimensione di l'apertura è lunghezza di a cornu.
Una apertura più grande pò generalmente furnisce una direttività più alta è un fasciu più strettu, ma u semplice aumentu di l'angulu di flare ùn produce micca automaticamente prestazioni migliori.
Sè a cornu hè troppu corta per una data dimensione di apertura, una variazione di fase eccessiva pò cumparisce in tutta l'apertura. Questu riduce l'efficienza di l'apertura è pò degradà u diagramma di radiazione.
À u cuntrariu, fà u cornu eccessivamente longu aumenta a dimensione meccanica è u pesu senza necessariamente furnisce un miglioramentu proporzionale di e prestazioni.
A cuncepzione di u cornu implica dunque l'equilibriu:
- Dimensione di l'apertura
- Angulu di svasamentu
- Lunghezza
- Errore di fase
- Guadagnu
- Larghezza di u fasciu
- Dimensioni meccaniche
5. Schema di radiazione è caratteristiche di u fasciu
L'antenne à corno sò generalmente radiatori direzionali.
L'energia elettromagnetica hè cuncintrata principalmente in a direzzione avanti attraversu l'apertura, pruducendu un fasciu principale chjaramente definitu inseme cù lobi laterali.
Dui tagli di u diagramma di radiazione sò particularmente impurtanti:
- Diagramma di radiazione di u pianu E
- Schema di radiazione di u pianu H
ULarghezza di u fasciu di 3 dBhè cumunamente adupratu per discrive a larghezza angulare di u fasciu principale trà i dui punti induve a putenza irradiata casca 3 dB sottu à u so valore massimu.
In generale, l'aumentu di l'apertura effettiva in relazione à a lunghezza d'onda aumenta a direttività è tende à restringhje u fasciu.
Sta relazione pò ancu esse osservata in antenne pratiche à corno à onde millimetriche. Per esempiu, i corni di guadagnu standard 75-110 GHz di RF MISO specificanu e caratteristiche di larghezza di u fasciu di u pianu E è di u pianu H inseme cù i dati di guadagnu è VSWR.
Figura 3. Illustrazione di l'espansione è di a radiazione di l'onde elettromagnetiche attraversu un'apertura di cornu.
6. Vantaghji di l'antenne à cornu
L'antenne à corno offrenu parechji vantaghji per i sistemi RF è à microonde:
Bona direttività
L'apertura allargata cuncentra a radiazione versu a direzzione in avanti.
Caratteristiche di radiazione prevedibili
L'antenne à corna ben cuncepite ponu furnisce mudelli di u pianu E è di u pianu H stabili è ben definiti.
Bona adattazione d'impedenza
A transizione graduale da a guida d'onda à u spaziu liberu pò riduce a riflessione è supportà un VSWR bassu.
Guadagnu moderatu à altu
Diverse dimensioni di apertura è lunghezze di cornu ponu esse cuncepite per furnisce diversi livelli di guadagnu.
Struttura relativamente simplice
In paragone cù parechje architetture d'antenna à altu guadagnu cumplessu, i corni cunvinziunali sò meccanicamente simplici è robusti.
Adattu per a misurazione di alta frequenza
A so architettura basata nantu à guide d'onda rende l'antenne a corno particularmente preziose in i sistemi di misurazione à microonde è onde millimetriche.
7. Cunsiderazioni è limitazioni di cuncepimentu
L'antenne à cornu implicanu ancu parechji compromessi ingegneristici.
Un guadagnu più altu generalmente richiede una apertura elettrica più grande, chì pò aumentà e dimensioni fisiche di l'antenna.
A relazione trà a dimensione di l'apertura, a lunghezza di a cornu è l'angulu di flare deve ancu esse cuntrullata attentamente per mantene una distribuzione di fase accettabile in tutta l'apertura.
À frequenze assai alte, a precisione di machinazione, a qualità di a superficia, e dimensioni di a guida d'onda è l'allineamentu di e flange diventanu sempre più impurtanti perchè ancu errori meccanichi relativamente chjuchi ponu rapprisintà una frazione significativa di a lunghezza d'onda.
L'ingegneri anu dunque bisognu di valutà micca solu u guadagnu è a gamma di frequenza, ma ancu:
VSWR, polarizazione, prestazioni di polarizazione incrociata, larghezza di u fasciu, livellu di lobi laterali, interfaccia RF, gestione di a putenza è tolleranza meccanica.
8. Applicazioni di l'antenne à cornu
Per via di a so radiazione direzionale, di e so caratteristiche stabili è di a so cumpatibilità cù i sistemi di guida d'onda, l'antenne à corna sò largamente aduprate in:
- Misurazione di u guadagnu di l'antenna
- Misurazione di u schema di radiazione
- Test EMC è EMI
- Sistemi radar
- Comunicazione à microonde è onde millimetriche
- Test di l'antenna satellitare
- Ricerca di direzzione è surveglianza
- Misurazione di a camera anecoica
- Alimentazione di l'antenna riflettente
- Sistemi di ricerca è di laburatoriu RF
- Applicazioni di calibrazione è antenna di riferimentu
I disinni di tromba à banda larga ponu ancu furnisce una larga larghezza di banda operativa per i sistemi di misurazione è monitoraghju. Per esempiu, l'antenne à tromba à banda larga 18-40 GHz di RF MISO sò specificate per applicazioni chì includenu test di microonde, misurazione di antenna, test di antenna satellitare, rilevazione di direzione, sorveglianza è misurazioni relative à EMC.
Cunclusione
Un'antenna a corno trasforma un'onda elettromagnetica guidata in radiazione direzionale in u spaziu liberu attraversu un'apertura di guida d'onda chì si espande gradualmente.
A so cumbinazione dibona adattazione d'impedenza, radiazione direzionale, caratteristiche di u fasciu prevedibili, guadagnu utile è custruzzione relativamente simplicehà fattu di u cornu una di e strutture d'antenna più impurtanti in l'ingegneria di e microonde è di l'onde millimetriche.
Da e corne settoriali è piramidali à i disinni cunici è à banda larga, diverse strutture ponu esse ottimizzate per intervalli di frequenza specifici, requisiti di polarizazione, livelli di guadagnu è ambienti di misurazione.
Per l'ingegneri chì sceglienu un'antenna à tromba, a gamma di frequenza hè solu u puntu di partenza. U guadagnu, u VSWR, a larghezza di u fasciu, a polarizazione, l'interfaccia di guida d'onda o coassiale, a gestione di a putenza è e dimensioni meccaniche devenu esse valutate secondu i requisiti di u sistema RF cumpletu.
Data di publicazione: 21 d'aostu 2026
