تعد أنظمة النطاق العريض الحل الأفضل في مختلف التطبيقات الكهرومغناطيسية مثل الرادارات عالية الدقة متعددة المعايير وأجهزة الكشف عن الإشارات والاتصالات. بالنسبة لأنظمة النطاق العريض ، تم تحديد هوائي القوس باعتباره الحل الأفضل للأنظمة نظرًا لمقاومة مدخلات النطاق العريض وشكله المستوي البسيط. يعتبر أيضًا نظام هوائي عريض النطاق عالي الكسب بمجرد ارتباطه بالمغناطيسية الاصطناعية الموصلات . في الوقت الحاضر ، هذه الهوائيات تستخدم في مصفوفات النطاق العريض وقابلة للتوجيه. ولكن ، ينبغي اختيار هندسة ربطة العنق بحذر إذا كان لابد من الحفاظ على الكسب الضروري في اتجاه معين عبر نطاق تردد كامل ذي أهمية. على الرغم من أن هذا الاختيار يمثل مشكلة في كثير من الأحيان ، لأن أنواعًا مختلفة من الأربطة تستخدم في كثير من الأحيان معلمات مختلفة مثل طول المشعات والمقاومة المرجعية وزاوية التوهج وأدوات القياس والمواد. لذا تتناول هذه المقالة نظرة عامة على ملف هوائي القوس التعادل - العمل مع التطبيقات.
ما هو هوائي القوس التعادل؟
يُعرف الهوائي الذي يتم ترتيبه في تكوين ربطة عنق مع قطعتين من الأسلاك الصلبة مثلثة أو لوحين من المعدن المسطح المثلث من خلال نقطة تغذية في الفراغ بين قمم المثلثات باسم هوائي ربطة العنق. هذا نوع شائع من الهوائيات بتصميم ثنائي الأبعاد ثنائي الأبعاد. تُستخدم هذه الهوائيات بشكل متكرر لاستقبال تلفزيون UHF قصير المدى وأيضًا لتطبيقات GPR لأن لديها مجموعة من أداء الهوائي الصارم مثل أداء النطاق العريض للغاية ، وتكرار التشغيل المنخفض ، والرنين الأقل ، والتخطيط ، والوزن الخفيف والمضغوط.
هناك أنواع مختلفة من هوائيات ربطة الانحناءة مثل فتحة Bowtie ، وطباعة عريضة النطاق ، وربطة عنق مشقوقة ، وفتحة ربطة عنق صغيرة مغذى بها ، وفتحة ربطة عنق منحنية مغذى CPW ، ومثلثة على الوجهين.
كيف يعمل هوائي القوس التعادل؟
يعمل هوائي ربطة العنق باستخدام عناصر مثلثة بدلاً من قضبان مستقيمة مثل عناصر الهوائي. في هذا الهوائي ، يتم إرفاق عناصر مثلثة بالخارج على الجانبين لعمل ربطة عنق. يتلامس هذان العنصران الهوائي مع المركز تقريبًا. في بعض الأحيان ، يُعرف هذا الهوائي باسم هوائي الفراشة لأنه يبدو وكأنه فراشة. تحتوي عناصر ربطة العنق على قضيب معدني يقفل الهوائي ، ومن ثم يُعرف بهوائي شعيرات القطط. قد يبدو هذا النوع من الهوائيات مثل هوائيات السجل الدورية ، على الرغم من أنها لا تعتبر هوائيات LP.
يعتمد مدى تردد الهوائي القوسي بشكل أساسي على نوع ربطة الانحناءة المثلثية أو المستديرة. يتراوح تردد القوس المثلث من 2.4 إلى 6.0 جيجاهرتز بينما يتراوح تردد القوس المستدير من 2.4 إلى 6.5 جيجاهرتز. يتم استخدام هوائي ربطة القوس في نطاقات HFR و UFR. العناصر المعدنية في هذا الهوائي هي عناصر رنانة تخلق مجالًا كهربائيًا بينها. عندما تمر الموجة الكهرومغناطيسية عبر مجال كهربائي ويتولد تيار يمكن تغذيته إلى مستقبل راديو أو نقله من جهاز إرسال لاسلكي.
عندما يستقبل مستقبل الراديو التيار ، يتم تضخيمه ومعالجته لفهم المعلومات المشفرة في الموجات الكهرومغناطيسية. بينما يحدث العكس في جهاز الإرسال حيث يولد مرسل الراديو إشارة كهربائية يتم تغذيتها إلى هوائي ربطة العنق. تثير الإشارة الكهربائية المجال الكهربائي بين الأذرع المعدنية التي تنبعث منها الموجات الكهرومغناطيسية في الهواء.
القوس التعادل الهوائي حاسبة
تُستخدم الصيغ التالية لحساب المخرجات إذا عرفنا التردد مثل الطول الموجي وعرض النطاق الترددي والعرض والمسافة والارتفاع.
نحن نعلم أن 'λ' = c / f
حيث 'λ' هو الطول الموجي.
'ج' هي سرعة الانتشار في الهواء.
'f' هو تردد الناقل داخل MHz.
الطول الموجي
تردد التشغيل 2400 ميجا هرتز. هو تردد الموجة الكهرومغناطيسية التي يتم إرسالها واستقبالها بواسطة الهوائي.
يتم حساب الطول الموجي كـ λ ’= c / f.
نعلم أن 'c' = 3 × 10 ^ 8m / sec وهي سرعة الضوء.
استبدل هذه القيم في معادلة الطول الموجي أعلاه.
λ '= c / f => 3 × 10 ^ 8/2400 => 125 ملم.
عرض النطاق
لحساب عرض النطاق الترددي ، الصيغة B = 0.33xf => 0.33 x 2400 = 792 MHz.
عرض
لحساب العرض ، تكون الصيغة w = 0.375 x λ x 1000mm
W = 0.375 × 125 × 1000 مم => 46.875 مم.
مسافة
لحساب المسافة ، لدينا صيغة مثل D = 0.02066 x λ.
D = 0.02066 × 125 => 2.5825 مم.
ارتفاع
لحساب الارتفاع ، لدينا صيغة مثل H = 0.25 x λ.
ع = 0.25 × 125 => 31.25 ملم.
القوس نمط إشعاع هوائي التعادل
في تصميم الهوائي ، يكون مخطط الإشعاع هو الاعتماد الزاوي لقوة موجات الراديو من الهوائي. إذن ، هو انحراف القدرة المشعة عبر الهوائي كدالة اتجاه بعيدًا عن الهوائي. سيوضح نمط الإشعاع للهوائي توزيع الطاقة المشعة بواسطة الهوائي داخل الفضاء.
يستخدم مصطلح الإشعاع للدلالة على انبعاث أو استجابة الموجة عند الهوائي لتحديد قوتها. يمكن رسمها بيانياً كوظيفة زاوية ومسافة شعاعية من الهوائي. إذن ، هذه تمثيلات بيانية لتوزيع الطاقة المشعة في الفضاء مثل دالة الاتجاه. يشبه مخطط إشعاع هذا الهوائي الهوائي ثنائي القطب. استقطاب هوائي ربطة الانحناءة هو عمودي وسيحصل على إشارات في اتجاه مخروط أو أجنحة الفراشة مدببة.
صفات
تتم مناقشة خصائص هوائي ربطة العنق أدناه.
- يستخدم هذا الهوائي عناصر مثلثة مثل عناصر الهوائي.
- يحتوي هذا النوع من الهوائيات على استقطاب رأسي ، لذا سوف يستقبل إشارات في طريق الأجنحة أو المخروط.
- يتم تشكيل هذه الهوائيات من خلال سلك موصل مطوي.
- يحتوي هذا الهوائي على نطاق ترددي أفضل بكثير مقارنة بهوائي ثنائي القطب رفيع السلك.
- تحتوي هذه الأنواع من الهوائيات على أقطاب كهربائية بأشكال مختلفة مثل Sharp BT و Asymmetric BT و Broad BT و Double BT و Blunted BT.
مزايا
تشمل مزايا هوائي ربطة العنق ما يلي.
- هوائيات ربطة القوس هي خفيفة الوزن.
- التصميم والتصنيع سهل.
- توازن أفضل داخل الإشعاع.
- لديها هيكل مستو وحجم صغير.
- سيتم تحسين عرض النطاق الترددي لهذا الهوائي بعناصر مثلثة فوق العناصر المستقيمة.
- تحصل هذه الهوائيات على إشارات بشكل متكرر من زاوية 60 درجة.
- تصميمه أقوى جدا.
- هذه ليست باهظة الثمن.
- إن عاكس الشبكة الموجود داخل هذا الهوائي فعال للغاية مقارنة بهوائيات yagi.
تشمل عيوب هوائي ربطة العنق ما يلي.
- تتمتع هذه الهوائيات بكفاءة إرسال ضعيفة في النهاية المنخفضة لمدى ترددها.
- تحتوي هذه الهوائيات على انعكاسات نهائية وخصائص تشتت وعرض نطاق محدود وكسب ضعيف وكفاءة.
التطبيقات
ال تطبيقات الهوائيات القوس التعادل تشمل ما يلي.
- في الوقت الحاضر ، لا تزال هذه الهوائيات مستخدمة في العديد من التطبيقات مثل 5G ، وشبكات WLAN / LTE / WiMAX متعددة النطاقات ، وقياس استقطاب الأشعة تحت الحمراء ، والرادارات قصيرة المدى ، واختراق الأرض.
- يتم استخدام هوائي ربطة الانحناءة في جميع تطبيقات UWB مثل رادار اختراق الأرض و Wi-Fi والتطبيقات القائمة على التصوير اللاسلكي والميكروويف.
- تستخدم هذه الهوائيات على نطاق واسع لتطبيقات GPR
- يتم استخدامها بشكل متكرر لاستقبال تلفزيون UHF قصير المدى.
- تطبيقات هوائي Bowtie هي نفسها الهوائيات ثنائية القطب باستثناء النطاق الترددي الأوسع.
- يستخدم هذا الهوائي عادةً في تطبيقات الاتصالات اللاسلكية مثل هوائيات الأقمار الصناعية والمحطات الأساسية للهواتف المحمولة وما إلى ذلك.
- يعد هذا الهوائي أيضًا خيارًا مثاليًا حيث يلزم الإرسال والاستقبال من متوسط إلى بعيد المدى.
وبالتالي ، هذه نظرة عامة على ربطة العنق هوائي - يعمل مع التطبيقات. يعتبر هذا الهوائي إصدارًا ثنائي الأبعاد ثنائي القطب يحتوي على العديد من العناصر التي تبرز داخل مخطط بزاوية 360 درجة في اتجاهين. هنا سؤال لك ، ما هو مجموعة الهوائي ؟
