Exponentialhorn

Ein Exponentialtrichter ist ein wie eine Antenne strahlender Abschluss eines Hohlleiters oder einer Schallquelle, der den Querschnitt einer Exponentialfunktion hat.

Technischer Hintergrund

Am Ende eines glatt endenden Hohlleiters oder schalleitenden Rohres entsteht eine sprunghafte Änderung des Wellenwiderstandes. Dadurch entstehen Reflexionen, die zu einer uneffektiven Abstrahlung bzw zu einer Fehlanpassung führen. Daher ist ein abrupt endender Hohlleiter bzw ein schallführendes Rohr eine schlechte Antenne bzw. ein schlechter Schallabstrahler. Wird das Ende des Hohlleiters/des Schalleiters dagegen als Exponentialtrichter geformt, entsteht ein fließender Übergang des Wellenwiderstands vom Wert im Rohr zum Wert im freien Raum außerhalb. Im Idealfall kommt es zu keiner Reflexion – die gesamte Energie wird abgestrahlt.

Anwendungen

• Der Trichter bei Trompeten, Tubas, Grammophonen und Posaunen sowie Hornlautsprechern ist nahezu als Exponentialtrichter geformt. Dadurch werden sie lauter, da die Energie effektiver abgestrahlt wird. Allerdings sind so ausgerüstete Blasinstrumente durch die geringeren Reflexionen und die damit einhergehende geringere Güte der jeweils bestehenden akustischen Resonanzen auch schwerer sauber zu blasen, daher muss ein Kompromiss zwischen Spielbarkeit und Lautstärke getroffen werden.
• Hochfrequenztechnik: Antennen werden für sehr hohe Frequenzen (GHz-Bereich, Mikrowellen) oft als Exponentialtrichter realisiert. Diese schließen oft einen Hohlleiter ab (Hornantenne, Speisung von Parabolspiegeln). Auch die Eindraht-Wellenleitung wird beidseitig mit Exponentialtrichtern terminiert, die hier allerdings mittels Drähten oder Stäben angenähert werden. Ein weiteres Beispiel ist die Vivaldi-Antenne, die aus einem zweidimensionalen Exponentialhorn besteht.