Xバンド用機器を製作するにあたり、予め用意しておく基準アンテナには何が良いのか？ 1994年に遡りますが、一考して選んだのがこの角ホーン型アンテナです。（10GHzでは1/4λのホイップ長は僅か7㎜なので、八木アンテナやヘリカルアンテナ（巻き直径10㎜）を製作するのが難しい。）
ホーンANTは導波管からテーパーを付けて自由空間に放射させることでインピーダンス整合が行われ、波面位相も整うことで強い指向性が得られるというのがその動作原理で、帯域も広く取れる点が特長です。ホーン寸法に多少の誤差が有っても鋭敏には効かない(ロバストな)ところは、自作アマチュアにとって安心材料かもしれません。
文献※によれば、単体で使うなら20dBi程度までが実用的とのこと。私は板厚0.4㎜の真鍮板を使い、開口寸法がA:90×B:72㎜の標準ホーン（電力半値角はH面25°E面22°）を作りました。利得は16.4dBiで、八木なら15～18エレの性能に相当します。Gainは実測していませんが、工作がまともならほぼ計算式
(G=2πAB⁄λ^2 ) 通りの値が得られるようです。
導波管の間口寸法はWA5VJBが送ってくれたWR75のトランジションに合わせた19×9.5㎜で、そこをフランジに直接半田付けしました。リターンロスは作りっ放しでも25dB以上取れています。
自作したシステムの受信機雑音指数はオーバオール0.95dB（雑音温度に換算して80K）でしたが、それをつないでコールドスカイ比のグラウンドノイズが4.1dB見えたので、このホーンアンテナのアンテナ雑音温度は計算により約60Kと求められました。
1995年のVE3ONT X-band EMEテストから数日後、機器動作確認のため1wayですが10.4GHz帯で信号チェックをしました。相手をしていただいたJA0BZC矢花さんとの相互距離は約6km。こちらが二階シャックの窓からこの角ホーンを使って送信した微弱出力のCWを、BZC局は室内設置の円形ホーンでうまく捉えていただきました。
簡単に製作できて再現性も高く、周波数レンジはとてもワイド。ペンシルビームのパラボラアンテナを作る前に備えておきたい標準アンテナです。1995年製作。
※”10GHz antennas and feeds” RSGB Microwave handbook vol.3 18.7
Rectangular horn antenna for 10GHz, 16.4dBi gain, R/L≧25dB, Tant 60K
What is the best reference antenna to prepare before building equipment
for X-band? Back in 1994, after some thought, I chose this rectangular
horn antenna. (At 10 GHz, the length of 1/4 lambda is only 7 mm, so it
is difficult to fabricate a Yagi antenna, or a helical antenna with a winding
diameter of 10 mm.) The operating principle of horn antennas is that by
radiating electromagnetic waves from a waveguide into free space with a
taper, impedance matching is performed and the wavefront phase is aligned,
resulting in strong directivity. Another feature is that it has a wide
bandwidth. Even if there is a slight error in the dimensions of the horn,
it will not be affected sensitively (robust), which may be a relief for
home-brew amateurs.
According to the literature (1), up to about 20dBi is practical for stand-alone
use. I used a 0.4mm thick brass plate to make a standard horn with a dimension
of A:90 mm x B:72 mm (half power beam width is 25°on H plane and 22°on
E plane). The gain is 16.4dBi, which is equivalent to the performance of
15 to 18 element Yagi. I haven't actually measured the front gain, but
it seems to be almost exactly as calculated (G=2πAB⁄λ^2) if the making
is done properly.
The entrance frontage dimensions of the horn are 19mm x 9.5mm to match
a WR75 transition which Kent/WA5VJB kindly sent me, and I soldered it directly
to the flange plate. The return loss was more than 25dB without any adjustment.
The noise figure of my home-made receiver was 0.95dB over all (80K of noise
temperature), and I could see 4.1dB of ground noise by connecting it, so
the antenna noise temperature of this rectangular horn was calculated to
be about 60K.
In 1995, A few days after the VE3ONT X-band EME test, I did a signal check
on 10.4GHz, although it was a one-way test to verify the equipment operation.
The mutual distance between Takao/JA0BZC and me was about 6km. JA0BZC was
able to catch the weak CW signal that I transmitted through the window
of my shack on the second floor using this horn antenna.
It is easy to build, highly repeatable, and has a very wide frequency range.
This is a standard antenna that you should have before building a pencil
beam parabolic antenna.
(1)”10GHz antennas and feeds” RSGB Microwave handbook vol.3 18.7
Rectangular horn antenna for 10GHz, 16.4dBi gain, R/L≧25dB, Tant 60K
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