العاكس ثلاثي الأوجه، المعروف أيضًا باسم العاكس الزاوي أو العاكس المثلثي، هو جهاز هدف سلبي يُستخدم عادةً في الهوائيات وأنظمة الرادار. يتكون من ثلاثة عواكس مستوية تُشكل بنية مثلثية مغلقة. عندما تصطدم موجة كهرومغناطيسية بعاكس ثلاثي الأوجه، فإنها تنعكس عائدةً في اتجاه الموجة الساقطة، مُشكلةً موجة منعكسة مساوية في الاتجاه ومعاكسة في الطور للموجة الساقطة.

فيما يلي مقدمة مفصلة عن عاكسات الزاوية ثلاثية الأوجه:

الهيكل والمبدأ:

يتكون عاكس الزاوية ثلاثي الأوجه من ثلاثة عواكس مستوية متمركزة عند نقطة تقاطع مشتركة، لتشكل مثلثًا متساوي الأضلاع. كل عاكس مستوٍ عبارة عن مرآة مستوية تعكس الموجات الساقطة وفقًا لقانون الانعكاس. عندما تصطدم موجة ساقطة بعاكس الزاوية ثلاثي الأوجه، فإنها تنعكس بواسطة كل عاكس مستوٍ لتشكل في النهاية موجة منعكسة. وبسبب هندسة العاكس ثلاثي الأوجه، تنعكس الموجة المنعكسة في اتجاه مساوٍ ومعاكس لاتجاه الموجة الساقطة.

الميزات والتطبيقات:

1. خصائص الانعكاس: تتميز العواكس الزاوية ثلاثية الأوجه بخصائص انعكاس عالية عند تردد معين. فهي تعكس الموجة الساقطة بانعكاسية عالية، مما يُشكل إشارة انعكاس واضحة. ونظرًا لتناظر بنيتها، فإن اتجاه الموجة المنعكسة من العاكس ثلاثي الأوجه يكون مساويًا لاتجاه الموجة الساقطة، ولكنه معاكس لها في الطور.

٢. إشارة انعكاس قوية: نظرًا لأن طور الموجة المنعكسة يكون معاكسًا لاتجاه الموجة الساقطة، فعندما يكون العاكس ثلاثي الأوجه معاكسًا لاتجاه الموجة الساقطة، تكون الإشارة المنعكسة قوية جدًا. وهذا ما يجعل العاكس الزاوي ثلاثي الأوجه تطبيقًا مهمًا في أنظمة الرادار لتعزيز إشارة صدى الهدف.

3. التوجيه: يتميز عاكس الزاوية ثلاثي الأوجه بخاصية التوجيه، أي أنه لا يُولّد إشارة انعكاس قوية إلا عند زاوية سقوط محددة. وهذا ما يجعله مفيدًا للغاية في الهوائيات الموجهة وأنظمة الرادار لتحديد مواقع الأهداف وقياسها.

4. بسيط واقتصادي: يتميز عاكس الزاوية ثلاثي الأوجه ببنية بسيطة نسبياً، مما يسهل تصنيعه وتركيبه. وعادةً ما يُصنع من مواد معدنية، مثل الألومنيوم أو النحاس، مما يجعله أقل تكلفة.

٥. مجالات التطبيق: تُستخدم عاكسات الزاوية ثلاثية الأوجه على نطاق واسع في أنظمة الرادار، والاتصالات اللاسلكية، والملاحة الجوية، والقياس وتحديد المواقع، وغيرها من المجالات. ويمكن استخدامها كهوائي لتحديد الأهداف، وتحديد المدى، وتحديد الاتجاه، والمعايرة، وما إلى ذلك.

سنقدم فيما يلي شرحاً مفصلاً لهذا المنتج:

لزيادة توجيهية الهوائي، يُعد استخدام عاكس حلاً بديهياً. على سبيل المثال، إذا بدأنا بهوائي سلكي (لنفترض هوائي ثنائي القطب نصف موجي)، يمكننا وضع صفيحة موصلة خلفه لتوجيه الإشعاع للأمام. ولزيادة التوجيهية بشكل أكبر، يمكن استخدام عاكس زاوية، كما هو موضح في الشكل 1. ستكون الزاوية بين الصفيحتين 90 درجة.

الشكل 1. هندسة عاكس الزاوية.

يمكن فهم نمط إشعاع هذا الهوائي باستخدام نظرية الصور، ثم حساب النتيجة باستخدام نظرية المصفوفات. ولتبسيط التحليل، سنفترض أن الألواح العاكسة لا نهائية الامتداد. يوضح الشكل 2 أدناه توزيع المصدر المكافئ، وهو صالح للمنطقة الواقعة أمام الألواح.

الشكل 2. مصادر متكافئة في الفضاء الحر.

تشير الدوائر المنقطة إلى الهوائيات المتوافقة في الطور مع الهوائي الفعلي؛ أما الهوائيات التي تم وضع علامة x عليها فهي خارج الطور بمقدار 180 درجة بالنسبة للهوائي الفعلي.

بافتراض أن الهوائي الأصلي له نمط إشعاع شامل الاتجاهات معطى بالمعادلة ( )، فإن نمط الإشعاع (Rيمكن كتابة ) من "المجموعة المكافئة من المشعات" في الشكل 2 على النحو التالي:

ما سبق يتبع مباشرةً من الشكل 2 ونظرية المصفوفات (حيث k هو العدد الموجي). سيكون للنمط الناتج نفس استقطاب الهوائي الأصلي ذي الاستقطاب الرأسي. ستزداد التوجيهية بمقدار 9-12 ديسيبل. تعطي المعادلة أعلاه المجالات المشعة في المنطقة أمام الألواح. وبما أننا افترضنا أن الألواح لا نهائية، فإن المجالات خلف الألواح تساوي صفرًا.

تكون خاصية التوجيه في أعلى مستوياتها عندما يكون d نصف طول موجي. بافتراض أن العنصر المشع في الشكل 1 هو ثنائي قطب قصير بنمط مُعطى بالمعادلة ( )، فإن الحقول في هذه الحالة موضحة في الشكل 3.

الشكل 3. أنماط الاستقطاب والسمت لنمط الإشعاع المعياري.

سيتأثر نمط الإشعاع والمعاوقة وكسب الهوائي بالمسافةdفي الشكل 1، تزداد مقاومة الإدخال بفعل العاكس عندما تكون المسافة نصف طول موجي؛ ويمكن تقليلها بتقريب الهوائي من العاكس.Lيبلغ طول معظم العواكس في الشكل 1 عادةً ضعف البعد (2d). مع ذلك، عند تتبع شعاع يسير على طول المحور y من الهوائي، سينعكس هذا الشعاع إذا كان طوله على الأقل ( ). يجب أن يكون ارتفاع الألواح أكبر من عنصر الإشعاع؛ ولكن نظرًا لأن الهوائيات الخطية لا تشع جيدًا على طول المحور z، فإن هذا العامل ليس بالغ الأهمية.