مبدأ عمل الهوائي ثنائي المخروط وتطبيقاته

A هوائي ثنائي المخروطهو هوائي عريض النطاق يتكون من مخروطين موصلين موضوعين طرفًا لطرف ويتم تغذيتهما من قمتيهما. يوفر شكله الهندسي المتغير تدريجيًا نطاق تشغيل أوسع من ثنائي القطب التقليدي ذي السلك الرفيع، مما يجعله مفيدًا لقياسات النطاق العريض، واختبار التوافق الكهرومغناطيسي، ومراقبة الطيف، وتطبيقات الاتصالات والرادار.

ما هو الهوائي ثنائي المخروط؟

يمكن اعتبار الهوائي ثنائي المخروط بمثابة ثنائي قطب ثلاثي الأبعاد واسع النطاق. يعمل المخروطان المتقابلان كعناصر إشعاع، بينما يقع عنصر التغذية في الفجوة الضيقة بين طرفيهما. تحدد زاوية المخروط وطوله وهندسة عنصر التغذية والبنية المحيطة نطاق التردد القابل للاستخدام ومطابقة المعاوقة وخصائص الإشعاع.

بحسب أبعاد الهوائي وطريقة تركيبه، يمكنه توفير استقطاب خطي ونمط إشعاع سمتي شامل الاتجاهات. يتغير الأداء عبر نطاق التشغيل، لذا يجب دائمًا التحقق من الكسب المحدد ونسبة الموجة الموقوفة (VSWR) ونمط الإشعاع لنطاق التردد المقصود.

كيف يعمل الهوائي ثنائي المخروط؟

يدخل تيار الترددات الراديوية إلى الهوائي عند نقطة التغذية وينتقل على طول الأسطح الموصلة المتمددة. ولأن الموصل يتسع تدريجيًا، يكون الانتقال من منطقة التغذية إلى الفضاء الحر أكثر سلاسة عبر نطاق واسع من الترددات. يساعد هذا التصميم الهندسي في الحفاظ على مقاومة دخل مناسبة وإشعاع مستقر عبر نطاق ترددي أوسع من ثنائي القطب ذي النطاق الضيق.

لا يعتمد الهوائي على انعكاسات المسارات المتعددة داخل المخاريط. وينتج الإشعاع عن تيارات متغيرة مع الزمن على الأسطح الموصلة. عند الترددات العالية، يمكن أن يؤدي الحجم الكهربائي وتفاصيل التغذية إلى تباين إضافي في نمط الإشعاع، ولهذا السبب يجب تقييم تصميمات النطاق العريض عبر نطاق التشغيل الكامل.

معايير التصميم الرئيسية

نطاق التردد:النطاق الكامل الذي يتم فيه تلبية متطلبات المعاوقة والإشعاع.
نسبة الموجة الموقوفة (VSWR) والمعاوقة:تشير هذه إلى مدى كفاءة نقل طاقة الترددات اللاسلكية بين خط التغذية والهوائي.
يكسب:توفر الهوائيات ثنائية المخروط ذات النطاق العريض عادةً كسبًا معتدلًا يتغير بتغير التردد.
نمط الإشعاع:ينبغي التحقق من استقرار النمط وتغطية السمت عبر النطاق.
الاستقطاب:يحدد التوجيه اتجاه الاستقطاب الخطي.
الموصل وقدرة تحمل الطاقة:يجب أن يتطابق كلاهما مع نظام الاختبار أو مصدر الترددات اللاسلكية.
الحجم الميكانيكي:تؤثر أبعاد المخروط على أدنى تردد قابل للاستخدام ومتطلبات التركيب.

التطبيقات الشائعة

قياسات الانبعاث الإشعاعي والتوافق الكهرومغناطيسي والمناعة
اختبار الهوائيات ذات النطاق العريض وأنظمة الترددات اللاسلكية
مراقبة الطيف وجمع الإشارات
تجارب الاتصالات اللاسلكية والرادار
أنظمة المعايرة المختبرية والقياس الميداني

المزايا والعيوب

توفر الهوائيات ثنائية المخروط نطاق تردد واسعًا، وتصميمًا بسيطًا نسبيًا، وتغطية جيدة لنمط الإشعاع. كما أنها تقلل الحاجة إلى تغيير الهوائيات عند إجراء اختبار يشمل نطاقًا تردديًا واسعًا. وتشمل عيوبها كسبًا متوسطًا، وحجمًا كبيرًا عند الترددات المنخفضة، وتغيرًا في نمط الإشعاع باتجاه الطرف العلوي من النطاق.

كيفية اختيار هوائي ثنائي المخروط

ابدأ بنطاق التردد المطلوب، ثم قارن نسبة الموجة الموقوفة (VSWR)، والكسب، والاستقطاب، وثبات نمط الإشعاع، ونوع الموصل، وقدرة تحمل الطاقة، والأبعاد الميكانيكية. يجب أيضًا مراعاة مسافة الاختبار، واتجاه التركيب، والبيئة المحيطة، لأن الهياكل المجاورة قد تؤثر على قياسات النطاق العريض.

استكشف تقنية RF MISOحلول الهوائيات ثنائية المخروط، بما في ذلكRM-BCA812-2 لتردد 8-12 جيجاهرتزوRM-BCA2428-4 لتردد 24-28 جيجاهرتزللحصول على نموذج يتناسب مع نطاق التردد وإعداد الاختبار الخاص بك،اتصل بـ RF MISO.