الاتجاهية هي معلمة الهوائي الأساسية.هذا مقياس لكيفية تشكيل نمط الإشعاع للهوائي الاتجاهي.الهوائي الذي يشع بالتساوي في جميع الاتجاهات سيكون له اتجاهية تساوي 1. (وهذا يعادل صفر ديسيبل -0 ديسيبل).
يمكن كتابة دالة الإحداثيات الكروية كنمط إشعاع طبيعي:
[المعادلة 1]
نمط الإشعاع الطبيعي له نفس شكل نمط الإشعاع الأصلي.يتم تقليل مخطط الإشعاع المقيّس من حيث الحجم بحيث تكون القيمة القصوى لمخطط الإشعاع تساوي 1. (أكبرها هي المعادلة [1] من "F").رياضياً، تتم كتابة صيغة الاتجاه (النوع "D") على النحو التالي:
قد يبدو هذا وكأنه معادلة اتجاهية معقدة.ومع ذلك، فإن أنماط الإشعاع للجزيئات لها قيمة أكبر.يمثل المقام متوسط القدرة المشعة في جميع الاتجاهات.والمعادلة إذن هي قياس لذروة القدرة المشعة مقسومة على المتوسط.وهذا يعطي اتجاهية الهوائي.
نموذج الاتجاه
على سبيل المثال، فكر في المعادلتين التاليتين لمخطط إشعاع هوائيين.
هوائي 1
هوائي 2
يتم رسم مخططات الإشعاع هذه في الشكل 1. يرجى ملاحظة أن وضع الإشعاع هو مجرد وظيفة للزاوية القطبية ثيتا (θ) ومخطط الإشعاع ليس دالة للسمت.(يظل نمط الإشعاع السمتي دون تغيير).نمط إشعاع الهوائي الأول أقل اتجاهياً، ثم نمط إشعاع الهوائي الثاني.ولذلك نتوقع أن تكون الاتجاهية أقل بالنسبة للهوائي الأول.
الشكل 1. مخطط نمط الإشعاع للهوائي.لديه اتجاهية عالية؟
باستخدام الصيغة [1]، يمكننا حساب أن الهوائي لديه اتجاهية أعلى.للتحقق من فهمك، فكر في الشكل 1 وما هي الاتجاهية.ثم حدد الهوائي الذي يتمتع باتجاهية أعلى دون استخدام أي حسابات.
نتائج حساب الاتجاه، استخدم الصيغة [1]:
حساب الهوائي الاتجاهي 1، 1.273 (1.05 ديسيبل).
حساب الهوائي الاتجاهي 2، 2.707 (4.32 ديسيبل).
تعني زيادة الاتجاهية هوائيًا أكثر تركيزًا أو اتجاهيًا.وهذا يعني أن هوائي الاستقبال ثنائي لديه قوة اتجاهية تبلغ 2.707 أضعاف ذروته مقارنة بالهوائي متعدد الاتجاهات.سيحصل الهوائي 1 على 1.273 ضعف قوة الهوائي متعدد الاتجاهات.تُستخدم الهوائيات شاملة الاتجاهات كمرجع مشترك على الرغم من عدم وجود هوائيات متناحية.
يجب أن تكون هوائيات الهاتف الخليوي ذات اتجاهية منخفضة لأن الإشارات يمكن أن تأتي من أي اتجاه.في المقابل، تتميز أطباق الأقمار الصناعية بتوجيهية عالية.يستقبل طبق الأقمار الصناعية الإشارات من اتجاه ثابت.على سبيل المثال، إذا حصلت على طبق تلفزيون مع قنوات فضائية، فستخبرك الشركة بمكان توجيهه وسيستقبل الطبق الإشارة المطلوبة.
سننتهي بقائمة أنواع الهوائيات واتجاهيتها.سيعطيك هذا فكرة عن الاتجاه الشائع.
نوع الهوائي الاتجاهية النموذجية الاتجاهية النموذجية [ديسيبل] (ديسيبل)
هوائي ثنائي القطب قصير 1.5 1.76
هوائي ثنائي القطب نصف موجة 1.64 2.15
التصحيح (هوائي الشريط الصغير) 3.2-6.3 5-8
هوائي البوق 10-100 10-20
هوائي الطبق 10-10,000 10-40
كما تظهر البيانات أعلاه أن اتجاهية الهوائي تختلف بشكل كبير.لذلك، من المهم فهم الاتجاهية عند اختيار أفضل هوائي لتطبيقك المحدد.إذا كنت بحاجة إلى إرسال أو استقبال الطاقة من اتجاهات متعددة في اتجاه واحد، فيجب عليك تصميم هوائي ذو اتجاهية منخفضة.تتضمن أمثلة تطبيقات الهوائيات منخفضة الاتجاه أجهزة راديو السيارة والهواتف المحمولة والوصول إلى الإنترنت اللاسلكي بالكمبيوتر.على العكس من ذلك، إذا كنت تقوم بالاستشعار عن بعد أو نقل الطاقة المستهدفة، فستكون هناك حاجة إلى هوائي عالي الاتجاه.تعمل الهوائيات عالية الاتجاه على زيادة نقل الطاقة من الاتجاه المطلوب وتقليل الإشارات من الاتجاهات غير المرغوب فيها.
لنفترض أننا نريد هوائي منخفض الاتجاه.كيف نفعل ذلك؟
القاعدة العامة لنظرية الهوائي هي أنك تحتاج إلى هوائي صغير كهربائيًا لإنتاج اتجاهية منخفضة.وهذا هو، إذا كنت تستخدم هوائي بحجم إجمالي 0.25 - 0.5 الطول الموجي، فسوف تقلل الاتجاهية.عادةً ما يكون للهوائيات ثنائية القطب نصف الموجة أو الهوائيات ذات الفتحات نصف الطول الموجي اتجاهية أقل من 3 ديسيبل.هذا منخفض مثل الاتجاه الذي يمكنك الحصول عليه عمليًا.
في النهاية، لا يمكننا أن نجعل هوائيات أصغر من ربع الطول الموجي دون تقليل كفاءة الهوائي وعرض النطاق الترددي للهوائي.وستتم مناقشة كفاءة الهوائي وعرض نطاق الهوائي في الفصول المقبلة.
بالنسبة للهوائي ذو الاتجاهية العالية، سنحتاج إلى هوائيات بأحجام مختلفة من الأطوال الموجية.مثل هوائيات طبق الأقمار الصناعية والهوائيات القرنية لها اتجاهية عالية.ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنها تحتوي على أطوال موجية عديدة.
لماذا هذا؟في النهاية، السبب يتعلق بخصائص تحويل فورييه.عندما تأخذ تحويل فورييه لنبضة قصيرة، تحصل على طيف واسع.وهذا التشبيه غير موجود في تحديد مخطط إشعاع الهوائي.يمكن اعتبار نمط الإشعاع بمثابة تحويل فورييه لتوزيع التيار أو الجهد على طول الهوائي.ولذلك، فإن الهوائيات الصغيرة لها أنماط إشعاع واسعة (واتجاهية منخفضة).هوائيات ذات جهد موحد أو توزيع تيار كبير وأنماط اتجاهية للغاية (واتجاهية عالية).
E-mail:info@rf-miso.com
الهاتف:0086-028-82695327
موقع الكتروني: www.rf-miso.com
وقت النشر: 07 نوفمبر 2023
