الإشعاع مصطلح يصف شدة الموجات الكهرومغناطيسية التي يرسلها أو يستقبلها الهوائي. في أي رسم توضيحي للهوائي، يُعرف المخطط الذي يصور خصائص إشعاع الهوائي بنمط الإشعاع. من خلال ملاحظة نمط الإشعاع، يمكن فهم وظيفة الهوائي وتوجيهه بشكل بديهي. تؤثر الطاقة المشعة من الهوائي على كلٍ من منطقتي المجال القريب والبعيد.
بيانيًا، يمكن التعبير عن الإشعاع كدالة لموقع الهوائي الزاوي والمسافة القطرية. تصف هذه الدالة الرياضية خصائص إشعاع الهوائي، والتي تُمثل عادةً بالمجال الكهربائي E(θ,ϕ) والمجال المغناطيسي H(θ,ϕ) في الإحداثيات الكروية.
نمط الإشعاع
تتميز الطاقة التي يشعها الهوائي بنمط إشعاعه. نمط الإشعاع هو تمثيل بياني لكيفية توزيع الطاقة المشعة في الفضاء كدالة للاتجاه. لنلقِ نظرة الآن على الأنماط النموذجية لإشعاع الطاقة.
يوضح الشكل أعلاه نمط إشعاع هوائي ثنائي القطب. تُمثَّل الطاقة المُشعّة بالنمط المرسوم على طول اتجاهات محددة، حيث تشير الأسهم إلى اتجاه الإشعاع. يمكن تصنيف أنماط الإشعاع إلى أنماط مجال أو أنماط طاقة.
•نمط المجال هو دالة للمجالين الكهربائي والمغناطيسي ويتم رسمه عادة على مقياس لوغاريتمي.
•نمط الطاقة هو دالة لمربع مقادير المجال الكهربائي والمغناطيسي ويتم رسمه عادة على مقياس لوغاريتمي، أي بالديسيبل.
نمط الإشعاع ثلاثي الأبعاد
نمط الإشعاع ثلاثي الأبعاد هو رسم بياني ثلاثي الأبعاد يُرسم بإحداثيات كروية (r، θ، ϕ)، ويكون أصله في مركز نظام الإحداثيات. ويظهر كما هو موضح في الشكل أدناه.
يوضح الشكل نمط الإشعاع ثلاثي الأبعاد لهوائي متعدد الاتجاهات، مما يوضح بوضوح محاور الإحداثيات الثلاثة (س، ص، ع).
نمط الإشعاع ثنائي الأبعاد
يمكن الحصول على نمط إشعاع ثنائي الأبعاد بتقسيم النمط ثلاثي الأبعاد إلى مستويين أفقي ورأسي. ويُشار إلى النمطين الناتجين بنمط المستوى الأفقي ونمط المستوى الرأسي، على التوالي.
كما ذُكر أعلاه، يُظهر الشكل نمط الإشعاع لهوائي متعدد الاتجاهات في المستويين الأفقي والرأسي. يُمثل المستوى الأفقي النمط الأفقي، بينما يُمثل المستوى الرأسي النمط الرأسي.
تكوين الفصوص
في تمثيل أنماط الإشعاع، تُصادف أشكالٌ متنوعةٌ تُشير إلى مناطق الإشعاع الرئيسية والثانوية. تُساعد هذه المناطق في تقييم كفاءة إشعاع الهوائي. لفهمٍ أفضل، يُرجى الرجوع إلى الشكل أدناه، الذي يُوضح نمط إشعاع هوائي ثنائي القطب.
في نمط الإشعاع، يوجد عادةً فص رئيسي، وفصوص جانبية، وفص خلفي.
• يُطلق على الجزء الرئيسي من المجال المشع، الذي يغطي مساحة واسعة، اسم الفص الرئيسي أو الحزمة الرئيسية. وهو المكان الذي تتركز فيه أقصى طاقة مشعة، ويشير اتجاهها إلى اتجاهية الهوائي.
• تُسمى الأجزاء الأخرى من نمط الإشعاع الموزعة جانبياً بالفصوص الجانبية أو الفصوص الثانوية. وهذه مناطق تُهدر فيها الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك، يوجد فصٌّ معاكسٌ تمامًا للفص الرئيسي، يُعرف بالفص الخلفي، وهو أيضًا نوعٌ من الفصوص الجانبية. ويُهدر قدرٌ كبيرٌ من الطاقة هنا أيضًا.
مثال
إذا ولّد هوائيٌّ مُستخدَمٌ في نظام رادار فصوصًا جانبية، يصبح تتبُّع الأهداف صعبًا للغاية. والسبب في ذلك هو أن هذه الفصوص الجانبية تُدخل أهدافًا وهمية. ويُعدّ التمييز بين الأهداف الحقيقية والوهمية أمرًا بالغ الصعوبة. لذا، ولتحسين الأداء وتوفير الطاقة، يجب كبح هذه الفصوص الجانبية أو إزالتها.
التدابير العلاجية
يجب استغلال الطاقة المشعة المهدرة بهذه الطريقة. فإذا أمكن التخلص من هذه الفصوص الثانوية وإعادة توجيه تلك الطاقة في اتجاه واحد، أي نحو الفص الرئيسي، فإن توجيهية الهوائي تزداد، مما يحسن أداءه.
أنواع أنماط الإشعاع
تشمل أنواع أنماط الإشعاع الشائعة ما يلي:
•النمط متعدد الاتجاهات (يسمى أيضًا النمط غير الاتجاهي): يظهر هذا النمط عادةً على شكل حلقة في عرض ثلاثي الأبعاد، بينما في عرض ثنائي الأبعاد يشكل نمطًا على شكل الرقم ثمانية.
•نمط شعاع القلم الرصاص: يظهر الشعاع شكلاً حاداً وموجهاً يشبه القلم الرصاص.
•نمط شعاع المروحة: يتخذ الشعاع نمطًا على شكل مروحة.
• نمط الشعاع المشكل: يُطلق على الشعاع غير المنتظم الذي لا يحتوي على نمط منتظم اسم نمط الشعاع المشكل.
تُعتبر الإشعاعات المتساوية الخواص نقطة مرجعية لجميع أنواع الإشعاع هذه. ورغم أن الإشعاع المتساوي الخواص غير قابل للتحقيق فيزيائياً، إلا أنه يظل مرجعاً مهماً.
لمعرفة المزيد عن الهوائيات، يرجى زيارة:
تاريخ النشر: 10 أبريل 2026
