رئيسي

هوائيات الموجات المشقوقة - مبادئ التصميم

يوضح الشكل 1 مخططًا شائعًا لموجه موجي ذي شق، يتميز ببنية طويلة وضيقة مع شق في المنتصف. يمكن استخدام هذا الشق لنقل الموجات الكهرومغناطيسية.

8

الشكل 1. هندسة هوائيات الموجات المشقوقة الأكثر شيوعًا.

يتم تغذية هوائي الواجهة الأمامية (Y = 0 وجه مفتوح في المستوى xz). الطرف البعيد عادةً ما يكون دارة قصيرة (غلاف معدني). يمكن إثارة الدليل الموجي بواسطة ثنائي قطب قصير (يظهر على الجزء الخلفي من هوائي فتحة التجويف) على الصفحة، أو بواسطة دليل موجي آخر.

للبدء بتحليل هوائي الشكل 1، لنلقِ نظرة على نموذج الدائرة. يعمل الدليل الموجي نفسه كخط نقل، ويمكن اعتبار فتحات الدليل الموجي بمثابة مدخلات متوازية. دائرة الدليل الموجي قصيرة، لذا يظهر نموذج الدائرة التقريبي في الشكل 1.

162b41f3057440b5143f73195d68239

الشكل 2. نموذج دائرة هوائي الموجة الموجهة المشقوقة.

الفتحة الأخيرة هي مسافة "d" حتى النهاية (والتي يتم اختصارها، كما هو موضح في الشكل 2)، ويتم تباعد عناصر الفتحة بمسافة "L" من بعضها البعض.

يُعطي حجم الأخدود دليلاً على الطول الموجي. طول الموجة الدليلية هو الطول الموجي داخل الدليل الموجي. طول الموجة الدليلية ( ) هو دالة لعرض الدليل الموجي ("a") وطول الموجة في الفضاء الحر. بالنسبة لوضع TE01 السائد، تكون أطوال الموجات الإرشادية:

37259876edb11dc94e2d09b8f821e74
278a67f6ac476d62cfbc530d6b133c2

غالبًا ما تُختار المسافة بين آخر فتحة والطرف "d" لتكون ربع طول موجي. الحالة النظرية لخط النقل، وهو خط معاوقة قصر الدائرة ذي ربع طول موجي والمُنقول للأسفل، هي دائرة مفتوحة. لذلك، يُختصر الشكل 2 إلى:

6a14b330573f76e29261f29ad7e19a9

الصورة 3. نموذج دائرة الموجة الموجهة المشقوقة باستخدام تحويل ربع الطول الموجي.

إذا اختير المعامل "L" ليكون نصف طول موجي، فإن معاوقة الدخل ž الأومية تُرى على مسافة نصف طول موجي z أوم. ويُعد "L" سببًا في أن يكون التصميم نصف طول موجي تقريبًا. إذا صُمم هوائي فتحة الدليل الموجي بهذه الطريقة، فيمكن اعتبار جميع الفتحات متوازية. لذلك، يمكن حساب مدخلات وممانعات الدخل لمصفوفة مشقوقة من عنصر "N" بسرعة على النحو التالي:

029f3703538d59e328ce97a1a99fa53

تعتبر معاوقة الإدخال للموجة الموجهة عبارة عن دالة لمقاومة الفتحة.

يرجى ملاحظة أن معلمات التصميم المذكورة أعلاه صالحة فقط عند تردد واحد. مع تقدم التردد، يعمل تصميم الدليل الموجي بشكل صحيح، مما يؤدي إلى انخفاض في أداء الهوائي. كمثال على دراسة خصائص التردد للدليل الموجي المشقوق، سيتم عرض قياسات عينة كدالة للتردد في الشكل S11. صُمم الدليل الموجي للعمل عند تردد 10 جيجاهرتز. يُغذى هذا التردد إلى التغذية المحورية في الأسفل، كما هو موضح في الشكل 4.

9

الشكل 4. يتم تغذية هوائي الموجة المشقوقة بواسطة تغذية محورية.

يظهر الرسم البياني لمعلمة S الناتجة أدناه.

10

ملاحظة: يوجد انخفاض كبير جدًا في طاقة الهوائي على S11 عند حوالي 10 جيجاهرتز. يُظهر هذا أن معظم استهلاك الطاقة يُشعّ عند هذا التردد. يتراوح عرض نطاق الهوائي (إذا كان S11 أقل من -6 ديسيبل) من حوالي 9.7 جيجاهرتز إلى 10.5 جيجاهرتز، مما يُعطي عرض نطاق جزئي بنسبة 8%. يُلاحظ وجود رنين أيضًا حول 6.7 و9.2 جيجاهرتز. عند الترددات الأقل من 6.5 جيجاهرتز، أي أقل من تردد الدليل الموجي القاطع، لا تُشعّ أي طاقة تقريبًا. يُعطي مخطط معلمات S الموضح أعلاه فكرة جيدة عن خصائص تردد الدليل الموجي المشقوق لعرض النطاق.

يظهر أدناه نمط الإشعاع ثلاثي الأبعاد لموجّه موجيّ مشقوق (حُسب باستخدام حزمة كهرومغناطيسية رقمية تُسمى FEKO). يبلغ كسب هذا الهوائي حوالي 17 ديسيبل.

11

لاحظ أن عرض الشعاع في المستوى XZ (المستوى H) ضيق جدًا (2-5 درجات). أما في المستوى YZ (المستوى E)، فهو أكبر بكثير.

مقدمة عن منتجات سلسلة هوائيات الموجات المشقوقة:

 
 
 

RM-SWA910-22، 9-10 جيجاهرتز


وقت النشر: 5 يناير 2024

احصل على ورقة بيانات المنتج