يعود تاريخ هوائيات البوق إلى عام ١٨٩٧، عندما أجرى باحث الراديو جاغاديش تشاندرا بوس تصميمات تجريبية رائدة باستخدام الموجات الميكروية. لاحقًا، اخترع جي سي ساوثورث وويلمر بارو هيكل هوائي البوق الحديث عام ١٩٣٨ على التوالي. ومنذ ذلك الحين، خضعت تصاميم هوائيات البوق لدراسة مستمرة لشرح أنماط إشعاعها وتطبيقاتها في مجالات متنوعة. تُعد هذه الهوائيات مشهورة جدًا في مجال نقل الموجات الميكروية، ولذلك تُسمى غالبًا...هوائيات الميكروويفلذلك، سوف يستكشف هذا المقال كيفية عمل هوائيات القرن وتطبيقاتها في مختلف المجالات.
ما هو هوائي القرن؟
A هوائي البوقهوائي ذو فتحة مصمم خصيصًا لترددات الميكروويف، وله طرف متسع أو على شكل قرن. يمنح هذا الهيكل الهوائي توجيهًا أفضل، مما يسمح بنقل الإشارة المنبعثة بسهولة لمسافات طويلة. تعمل هوائيات القرن بشكل أساسي على ترددات الميكروويف، لذا فإن نطاق ترددها عادةً ما يكون UHF أو EHF.
هوائي بوق RFMISO RM-CDPHA618-20 (6-18 جيجاهرتز)
تُستخدم هذه الهوائيات كأبواق تغذية للهوائيات الكبيرة، مثل الهوائيات المكافئة والاتجاهية. ومن مزاياها سهولة التصميم والتعديل، وانخفاض نسبة الموجات المستقرة، واعتدال اتجاهيتها، ونطاق ترددها الواسع.
تصميم هوائي البوق وتشغيله
يمكن تنفيذ تصميمات هوائيات البوق باستخدام أدلة موجية على شكل بوق لإرسال واستقبال إشارات الموجات الدقيقة بترددات الراديو. تُستخدم عادةً مع تغذية الأدلة الموجية والموجات الراديوية المباشرة لإنشاء حزم ضيقة. يتوفر المقطع المتسع بأشكال متنوعة، مثل المربع والمخروطي والمستطيل. لضمان التشغيل السليم، يجب أن يكون حجم الهوائي صغيرًا قدر الإمكان. إذا كان الطول الموجي كبيرًا جدًا أو كان حجم البوق صغيرًا، فلن يعمل الهوائي بشكل صحيح.
رسم مخطط هوائي البوق
في هوائي البوق، يُشعّ جزء من الطاقة الواردة من مدخل الدليل الموجي، بينما ينعكس باقي الطاقة من المدخل نفسه لأن المدخل مفتوح، مما يؤدي إلى ضعف تطابق المعاوقة بين الفراغ والدليل الموجي. إضافةً إلى ذلك، يؤثر الانعراج على حواف الدليل الموجي في قدرته الإشعاعية.
للتغلب على عيوب الدليل الموجي، صُممت الفتحة النهائية على شكل بوق كهرومغناطيسي. يسمح هذا بانتقال سلس بين الفضاء والدليل الموجي، مما يوفر توجيهًا أفضل للموجات الراديوية.
بتغيير بنية الدليل الموجي، مثل هيكل البوق، يُزال الانقطاع ومقاومة 377 أوم بين الفراغ والدليل الموجي. هذا يُحسّن اتجاهية وكسب هوائي الإرسال بتقليل الانعراج عند الحواف، مما يوفر طاقة ساقطة تُصدر في الاتجاه الأمامي.
إليك آلية عمل هوائي البوق: بمجرد إثارة أحد طرفي الدليل الموجي، يتولد مجال مغناطيسي. في حالة انتشار الدليل الموجي، يمكن التحكم في مجال الانتشار من خلال جدران الدليل الموجي بحيث لا ينتشر المجال بشكل كروي، بل بطريقة مشابهة لانتشاره في الفضاء الحر. بمجرد وصول المجال المار إلى طرف الدليل الموجي، ينتشر بنفس طريقة انتشاره في الفضاء الحر، ما يؤدي إلى الحصول على واجهة موجة كروية عند طرف الدليل الموجي.
أنواع شائعة من هوائيات البوق
هوائي بوق ذو كسب قياسيهو نوع من الهوائيات يُستخدم على نطاق واسع في أنظمة الاتصالات ذات الكسب وعرض الحزمة الثابتين. هذا النوع من الهوائيات مناسب للعديد من التطبيقات، ويوفر تغطية إشارة مستقرة وموثوقة، بالإضافة إلى كفاءة نقل طاقة عالية وقدرة ممتازة على مقاومة التداخل. تُستخدم هوائيات البوق ذات الكسب القياسي على نطاق واسع في الاتصالات المتنقلة، والاتصالات الثابتة، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، وغيرها من المجالات.
توصيات المنتج لهوائي البوق القياسي RFMISO:
RM-SGHA159-20 (4.90-7.05 جيجاهرتز)
RM-SGHA90-15 (8.2-12.5 جيجا هرتز)
RM-SGHA284-10 (2.60-3.95 جيجاهرتز)
هوائي بوق النطاق العريضهوائي يُستخدم لاستقبال وإرسال الإشارات اللاسلكية. يتميز بنطاق ترددي واسع، ويمكنه تغطية إشارات في نطاقات تردد متعددة في آن واحد، مع الحفاظ على أداء جيد في نطاقات تردد مختلفة. يُستخدم عادةً في أنظمة الاتصالات اللاسلكية، وأنظمة الرادار، وغيرها من التطبيقات التي تتطلب تغطية واسعة النطاق. يشبه تصميمه شكل فم الجرس، مما يسمح باستقبال وإرسال الإشارات بفعالية، كما يتميز بقدرة عالية على مقاومة التداخل، ومسافة إرسال طويلة.
توصيات منتج هوائي البوق عريض النطاق RFMISO:
RM-BDHA618-10 (6-18 جيجاهرتز)
RM-BDPHA4244-21 (42-44 جيجاهرتز)
RM-BDHA1840-15B (18-40 جيجاهرتز)
هوائي بوق مزدوج الاستقطابهوائي مُصمم خصيصًا لإرسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية في اتجاهين متعامدين. يتكون عادةً من هوائيين قرنيين مموجين موضوعين رأسيًا، ويمكنهما إرسال واستقبال إشارات مستقطبة في الاتجاهين الأفقي والرأسي في آنٍ واحد. يُستخدم هذا الهوائي بكثرة في أنظمة الرادار والأقمار الصناعية والاتصالات المتنقلة لتحسين كفاءة وموثوقية نقل البيانات. يتميز هذا النوع من الهوائيات بتصميمه البسيط وأدائه المستقر، ويُستخدم على نطاق واسع في تقنيات الاتصالات الحديثة.
توصيات المنتج لهوائي البوق ثنائي الاستقطاب RFMISO:
RM-BDPHA0818-12 (0.8-18 جيجاهرتز)
RM-CDPHA218-15 (2-18 جيجاهرتز)
RM-DPHA6090-16 (60-90 جيجاهرتز)
هوائي بوق الاستقطاب الدائريهوائي مصمم خصيصًا لاستقبال وإرسال الموجات الكهرومغناطيسية في الاتجاهين الرأسي والأفقي في آنٍ واحد. يتكون عادةً من موجه موجي دائري وفم جرسي الشكل. من خلال هذا الهيكل، يمكن تحقيق إرسال واستقبال مستقطبين دائريًا. يُستخدم هذا النوع من الهوائيات على نطاق واسع في أنظمة الرادار والاتصالات والأقمار الصناعية، مما يوفر قدرات إرسال واستقبال أكثر موثوقية.
توصيات المنتج لهوائي البوق المستقطب دائريًا RFMISO:
RM-CPHA82124-20 (8.2-12.4 جيجاهرتز)
RM-CPHA09225-13 (0.9-2.25 جيجا هرتز)
RM-CPHA218-16 (2-18 جيجاهرتز)
مزايا هوائي البوق
1. لا يحتوي على مكونات رنانة ويمكن أن يعمل في نطاق ترددي واسع.
2. نسبة عرض الشعاع عادة ما تكون 10:1 (1 جيجاهرتز – 10 جيجاهرتز)، وفي بعض الأحيان تصل إلى 20:1.
3. تصميم بسيط.
4. سهولة التوصيل بخطوط التغذية الموجية والمحورية.
5. بفضل نسبة الموجة الدائمة المنخفضة (SWR)، فإنه يمكنه تقليل الموجات الدائمة.
6. مطابقة جيدة للمقاومة.
7. الأداء مستقر على كامل نطاق التردد.
8. يمكن أن تشكل منشورات صغيرة.
9. يستخدم كبوق تغذية للهوائيات المكافئة الكبيرة.
10. توفير اتجاه أفضل.
11. تجنب الأمواج المتوقفة.
12. لا يحتوي على مكونات رنانة ويمكنه العمل عبر نطاق ترددي واسع.
13. لديه اتجاه قوي ويوفر اتجاهًا أعلى.
14. يوفر انعكاسًا أقل.
تطبيق هوائي البوق
تُستخدم هذه الهوائيات بشكل أساسي في الأبحاث الفلكية وتطبيقات الموجات الدقيقة. ويمكن استخدامها كعناصر تغذية لقياس معلمات الهوائي المختلفة في المختبر. عند ترددات الموجات الدقيقة، يمكن استخدام هذه الهوائيات طالما كان كسبها متوسطًا. لتحقيق كسب متوسط، يجب أن يكون حجم هوائي البوق أكبر. تُعد هذه الأنواع من الهوائيات مناسبة لكاميرات السرعة لتجنب التداخل مع استجابة الانعكاس المطلوبة. يمكن إثارة العاكسات المكافئة عن طريق عناصر تغذية مثل هوائيات البوق، مما يُنير العاكسات بالاستفادة من اتجاهيتها العالية.
لمعرفة المزيد يرجى زيارتنا
الهاتف: 0086-028-82695327
وقت النشر: ٢٨ مارس ٢٠٢٤
