يعود تاريخ هوائيات البوق إلى عام 1897، عندما أجرى الباحث في مجال الراديو جاغاديش تشاندرا بوس تصميمات تجريبية رائدة باستخدام الموجات الميكروية. وفي وقت لاحق، اخترع جي سي ساوثوورث وويلمر بارو بنية هوائي البوق الحديث في عام 1938 على التوالي. ومنذ ذلك الحين، تُدرس تصميمات هوائيات البوق باستمرار لشرح أنماط إشعاعها وتطبيقاتها في مجالات متنوعة. وتشتهر هذه الهوائيات في مجال نقل الموجات الموجهة والموجات الميكروية، ولذلك تُسمى غالبًا بهوائيات البوق.هوائيات الميكروويفلذلك، ستستكشف هذه المقالة كيفية عمل هوائيات البوق وتطبيقاتها في مختلف المجالات.
ما هو الهوائي القرني؟
A هوائي بوقيهوائي ذو فتحة مصمم خصيصًا لترددات الميكروويف، يتميز بنهاية عريضة أو على شكل بوق. يمنح هذا التصميم الهوائي توجيهًا أفضل، مما يسمح بنقل الإشارة المرسلة بسهولة عبر مسافات طويلة. تعمل هوائيات البوق بشكل أساسي بترددات الميكروويف، لذا فإن نطاق ترددها عادةً ما يكون UHF أو EHF.
هوائي بوقي RFMISO RM-CDPHA618-20 (6-18 جيجاهرتز)
تُستخدم هذه الهوائيات كأبواق تغذية للهوائيات الكبيرة مثل الهوائيات المكافئة والهوائيات الاتجاهية. وتشمل مزاياها سهولة التصميم والضبط، وانخفاض نسبة الموجة الموقوفة، والتوجيه المعتدل، وعرض النطاق الترددي الواسع.
تصميم وتشغيل هوائي بوقي
يمكن تصميم هوائيات البوق باستخدام موجهات موجية على شكل بوق لإرسال واستقبال إشارات الميكروويف بترددات الراديو. وعادةً ما تُستخدم هذه الهوائيات مع مغذيات موجهات موجية وموجات راديوية مباشرة لتكوين حزم ضيقة. يتوفر الجزء المتسع بأشكال متنوعة، مثل المربع أو المخروطي أو المستطيل. ولضمان التشغيل السليم، يجب أن يكون حجم الهوائي صغيرًا قدر الإمكان. فإذا كان الطول الموجي كبيرًا جدًا أو كان حجم البوق صغيرًا، فلن يعمل الهوائي بكفاءة.
رسم تخطيطي لهوائي بوق
في الهوائي ذي البوق، يُشع جزء من الطاقة الساقطة خارج مدخل الدليل الموجي، بينما ينعكس الجزء المتبقي من الطاقة عائدًا من نفس المدخل نظرًا لكونه مفتوحًا، مما يؤدي إلى ضعف تطابق المعاوقة بين الفراغ والدليل الموجي. إضافةً إلى ذلك، يؤثر حيود الموجات عند حواف الدليل الموجي على قدرته الإشعاعية.
للتغلب على أوجه القصور في الدليل الموجي، صُممت الفتحة النهائية على شكل بوق كهرومغناطيسي. وهذا يسمح بانتقال سلس بين الفضاء والدليل الموجي، مما يوفر توجيهًا أفضل للموجات الراديوية.
بتغيير تصميم الدليل الموجي ليصبح على شكل بوق، يتم التخلص من عدم الاستمرارية ومقاومة 377 أوم بين الفراغ والدليل الموجي. وهذا يُحسّن من توجيهية وكسب هوائي الإرسال عن طريق تقليل الانعراج عند الحواف، مما يوفر طاقة ساقطة تُبعث في الاتجاه الأمامي.
إليك كيفية عمل هوائي البوق: عند إثارة أحد طرفي الدليل الموجي، يتولد مجال مغناطيسي. في حالة انتشار الموجات داخل الدليل الموجي، يمكن التحكم في المجال المنتشر عبر جدران الدليل بحيث لا ينتشر بشكل كروي، بل بطريقة مشابهة لانتشاره في الفضاء الحر. بمجرد وصول المجال المار إلى طرف الدليل الموجي، ينتشر بنفس طريقة انتشاره في الفضاء الحر، مما ينتج عنه جبهة موجية كروية عند طرف الدليل الموجي.
أنواع شائعة من الهوائيات القرنية
هوائي بوقي ذو كسب قياسييُعدّ هذا النوع من الهوائيات شائع الاستخدام في أنظمة الاتصالات، ويتميز بكسب ثابت وعرض حزمة ثابت. يُناسب هذا النوع من الهوائيات العديد من التطبيقات، ويُوفر تغطية إشارة مستقرة وموثوقة، بالإضافة إلى كفاءة عالية في نقل الطاقة وقدرة جيدة 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 بشأن منتجات هوائيات البوق ذات الكسب القياسي وفقًا لمعيار 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 بوقي عريض النطاقهوائي يُستخدم لاستقبال وإرسال الإشارات اللاسلكية. يتميز بنطاق ترددي واسع، حيث يغطي إشارات في نطاقات ترددية متعددة في آن واحد، ويحافظ على أداء جيد في مختلف هذه النطاقات. يُستخدم عادةً في أنظمة الاتصالات اللاسلكية، وأنظمة الرادار، وغيرها من التطبيقات التي تتطلب تغطية واسعة النطاق. يتميز بتصميم هيكلي يشبه شكل فوهة الجرس، مما يُمكّنه من استقبال وإرسال الإشارات بكفاءة عالية، ويتمتع بقدرة قوية على مقاومة التداخل، بالإضافة إلى مسافة إرسال طويلة.
توصيات بشأن منتجات هوائيات البوق واسعة النطاق بتقنية RFMISO:
RM-BDHA618-10 (6-18 جيجاهرتز)
RM-BDPHA4244-21 (42-44 جيجاهرتز)
RM-BDHA1840-15B (18-40 جيجاهرتز)
هوائي بوقي ثنائي الاستقطابالهوائي هو هوائي مصمم خصيصًا لإرسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية في اتجاهين متعامدين. يتكون عادةً من هوائيين قرنيين مموجين موضوعين رأسيًا، قادرين على إرسال واستقبال الإشارات المستقطبة في الاتجاهين الأفقي والرأسي في آنٍ واحد. يُستخدم بكثرة في أنظمة الرادار والاتصالات عبر الأقمار الصناعية والاتصالات المتنقلة لتحسين كفاءة وموثوقية نقل البيانات. يتميز هذا النوع من الهوائيات بتصميم بسيط وأداء مستقر، ويُستخدم على نطاق واسع في تقنيات الاتصالات الحديثة.
توصية بشأن منتج هوائي بوقي ثنائي الاستقطاب بتقنية RFMISO:
RM-BDPHA0818-12 (0.8-18 جيجاهرتز)
RM-CDPHA218-15 (2-18 جيجاهرتز)
RM-DPHA6090-16 (60-90 جيجاهرتز)
هوائي بوق ذو استقطاب دائريهوائي مصمم خصيصًا لاستقبال وإرسال الموجات الكهرومغناطيسية في الاتجاهين الرأسي والأفقي في آن واحد. يتكون عادةً من موجه دائري وفتحة على شكل جرس. يتيح هذا التصميم إمكانية الإرسال والاستقبال باستقطاب دائري. يُستخدم هذا النوع من الهوائيات على نطاق واسع في أنظمة الرادار والاتصالات والأقمار الصناعية، حيث يوفر إمكانيات إرسال واستقبال إشارات أكثر موثوقية.
توصيات بشأن منتجات هوائيات البوق ذات الاستقطاب الدائري بتقنية 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 الهوائي البوقي
1. لا يحتوي على مكونات رنانة ويمكنه العمل في نطاق تردد واسع ونطاق تردد واسع.
2. نسبة عرض الحزمة عادة ما تكون 10:1 (1 جيجاهرتز - 10 جيجاهرتز)، وأحيانًا تصل إلى 20:1.
3. تصميم بسيط.
4. سهولة التوصيل بخطوط التغذية الموجهة والمحورية.
5. مع انخفاض نسبة الموجة المستقرة (SWR)، يمكن تقليل الموجات المستقرة.
6. مطابقة جيدة للمقاومة.
7. الأداء مستقر على كامل نطاق التردد.
8. يمكن أن تشكل وريقات صغيرة.
9. يستخدم كبوق تغذية للهوائيات المكافئة الكبيرة.
10. توفير توجيه أفضل.
11. تجنب الأمواج الثابتة.
12. لا يحتوي على مكونات رنانة ويمكنه العمل على نطاق ترددي واسع.
13. يتميز بتوجيه قوي ويوفر توجيهًا أعلى.
14. يوفر انعكاسًا أقل.
تطبيق هوائي البوق
تُستخدم هذه الهوائيات بشكل أساسي في الأبحاث الفلكية والتطبيقات القائمة على الموجات الميكروية. ويمكن استخدامها كعناصر تغذية لقياس مختلف معايير الهوائي في المختبر. عند ترددات الموجات الميكروية، يمكن استخدام هذه الهوائيات طالما كان كسبها متوسطًا. ولتحقيق كسب متوسط، يجب أن يكون حجم الهوائي البوقي أكبر. تُناسب هذه الأنواع من الهوائيات كاميرات السرعة لتجنب التداخل مع استجابة الانعكاس المطلوبة. ويمكن إثارة العواكس المكافئة بواسطة عناصر تغذية مثل الهوائيات البوقية، مما يُضيء العواكس بالاستفادة من التوجيه العالي الذي توفره.
للمزيد من المعلومات، تفضلوا بزيارتنا
رقم الهاتف: 0086-028-82695327
تاريخ النشر: 28 مارس 2024
