معلومات

كسب هوائي عاكس مكافئ

كسب هوائي عاكس مكافئ

يعتبر الكسب أحد العوامل الرئيسية المرتبطة بهوائي العاكس المكافئ.

يعد المستوى المرتفع للكسب أحد الأسباب الرئيسية لاستخدام الهوائيات العاكسة المكافئة.

في الواقع ، يمكن أن يصل كسب هوائي العاكس المكافئ إلى 30 إلى 40 ديسيبل. ليس من السهل تحقيق أرقام الكسب هذه باستخدام أشكال أخرى من الهوائي.

في ترددات الميكروويف حيث يتم استخدام هذه الهوائيات بشكل طبيعي ، فهي قادرة على إنتاج مستويات عالية جدًا من الكسب ، كما أنها توفر بنية مريحة للغاية وقوية قادرة على تحمل قسوة الاستخدام الخارجي. على النقيض من ذلك ، فإن العديد من أنواع تصميم الهوائي الأخرى غير قابلة للتطبيق في هذه الترددات.

الميزة المشتركة لجميع هذه الأمثلة هي كسب الهوائي المكافئ ، أو كسب طبق مكافئ. بينما تحتوي الهوائيات الأكبر على مستويات أكبر من كسب الهوائي المكافئ ، فإن أداء كل هذه الهوائيات له أهمية قصوى.

العوامل التي تؤثر على كسب هوائي عاكس مكافئ

هناك عدد من العوامل التي تؤثر على كسب الهوائي المكافئ. تشمل هذه العوامل ما يلي:

  • قطر السطح العاكس كلما زاد قطر السطح العاكس للهوائي كلما زاد كسب العاكس المكافئ.
  • الطول الموجي التشغيلي: يعتمد كسب هوائي العاكس المكافئ على حجم العاكس من حيث أطوال الموجات. لذلك إذا تم استخدام نفس العاكس على ترددين مختلفين ، فسيختلف الكسب. يتناسب عكسيا مع الطول الموجي المستخدم.
  • كفاءة الهوائي: كفاءة الهوائي لها تأثير كبير على الكسب الكلي للعاكس المكافئ. تتراوح الأرقام النموذجية بين 50 و 70٪. تختلف الكفاءة نتيجة لعدد من العوامل المختلفة الموضحة أدناه.

كسب هوائي عاكس مكافئ

يمكن بسهولة حساب كسب الهوائي المكافئ من معرفة قطر السطح العاكس ، وطول موجة الإشارة ، ومعرفة كفاءة الهوائي أو تقديرها.

يُحسب كسب هوائي العاكس المكافئ على أنه الكسب على مصدر متناحٍ ، أي بالنسبة إلى مصدر يشع بالتساوي في جميع الاتجاهات. هذا مصدر نظري يستخدم كمعيار يتم مقارنة معظم الهوائيات به. يُشار إلى الكسب بهذه الطريقة على أنه dBi.

الصيغة القياسية لكسب هوائي عاكس القطع المكافئ هي:

جي=10سجل10ك(πدλ)2

أين:
G هو الكسب على مصدر الخواص بوحدة dB
k هو عامل الكفاءة الذي يتراوح بشكل عام حول 50٪ إلى 60٪ ، أي 0.5 إلى 0.6
D هو قطر عاكس القطع المكافئ بالأمتار
λ هو الطول الموجي للإشارة بالأمتار

من هذا يمكن ملاحظة أنه يمكن تحقيق مكاسب كبيرة جدًا إذا تم استخدام عاكسات كبيرة بدرجة كافية. ولكن عندما يكون للهوائي كسبًا كبيرًا جدًا ، يكون عرض الحزمة أيضًا صغيرًا جدًا ويتطلب الهوائي تحكمًا دقيقًا للغاية في موضعه. في الأنظمة الاحترافية ، تُستخدم أنظمة المؤازرة الكهربائية لتوفير تحديد المواقع بدقة شديدة.

يمكن ملاحظة أن كسب العاكس المكافئ يمكن أن يكون في حدود 50 ديسيبل للهوائيات التي يبلغ قطر العاكس منها مائة طول موجي أو أكثر. في حين أن الهوائيات بهذا الحجم لن تكون عملية للعديد من تصميمات الهوائيات مثل Yagi والعديد من التصميمات الأخرى ، يمكن جعل العاكس المكافئ كبيرًا جدًا مقارنة بطول الموجة وبالتالي يمكنه تحقيق مستويات الكسب الهائلة هذه. المزيد من الأحجام العادية لهذه الهوائيات هي بضعة أطوال موجية ، لكنها لا تزال قادرة على توفير مستويات عالية جدًا من الكسب.

العاكس المكافئ يكتسب الكفاءة

في معادلة الكسب الإجمالية للهوائي ، تم تضمين عامل الكفاءة. قد يكون هذا عادةً بين 50 و 70٪ يعتمد على الهوائي الفعلي.

تعتمد كفاءة كسب هوائي عاكس القطع المكافئ على مجموعة متنوعة من العوامل. يتم ضرب كل هذه معًا لإعطاء الكفاءة الكلية.

ك=كص كر كس كم

  • كفاءة الإشعاع كص: يتم الإشارة إلى كفاءة الإشعاع كرونة في الاعلى. تحكمه الخسائر المقاومة أو الأومية داخل الهوائي. يتم التحكم فيه من خلال كفاءة الإشعاع لعنصر الهوائي الذي يشع طاقة التردد اللاسلكي. بالنسبة لمعظم الهوائيات ، هذا مرتفع وقريب من الوحدة. لذلك ، ليس لكفاءة الإشعاع تأثير كبير على كسب هوائي العاكس المكافئ ويتم تجاهلها عادةً.
  • الكفاءة غير المباشرة كس: يتم الإشارة إلى الكفاءة غير المباشرة على أنها كانساس في الاعلى. أي طاقة تنسكب على حافة سطح العاكس ستقلل من الكفاءة وبالتالي كسب هوائي العاكس المكافئ. في الحالة المثالية ، يجب أن يكون سطح العاكس مضاءً بشكل متساوٍ وكامل ولا ينبغي أن ينسكب أي شيء فوق الحافة. في الحالة الحقيقية ، هذا غير قابل للتطبيق وبعض الانخفاض في الكفاءة ، وبالتالي يتم اختبار كسب الهوائي.
  • كفاءة الفتحة المستدقة kر: يشار إلى كفاءة الفتحة المستدقة على أنها كيلو طن في الاعلى. إنه يؤثر على كسب الهوائي لأن العاكس المكافئ بأكمله يحتاج إلى الإضاءة بشكل صحيح لتحقيق الكسب الأمثل. إذا لم يتم إضاءة أجزاء من السطح على النحو الأمثل بواسطة الطاقة المشعة من الرادياتير ، فسيتم تقليل كسب العاكس المكافئ. يتم تحقيق الأداء الأمثل عندما يضيء المركز أكثر قليلاً من الحواف.
  • خطأ السطح: من أجل توفير أعلى مستويات كسب هوائي عاكس مكافئ ، يجب أن يتبع السطح المحيط المكافئ بأكبر قدر ممكن من الدقة. سيؤدي الانحراف عن هذا إلى ضعف دقة الانعكاس. ومع ذلك ، من الممكن استخدام شاش للعاكس لتقليل الوزن ومقاومة الرياح بشرط أن تكون الثقوب في الشاش أو الشبكة صغيرة مقارنة بطول الموجة. يجب أن يكون عرض الفتحات أو الثقوب في الشبكة المعدنية العاكسة أقل من / 10.
  • انسداد الفتحة: غالبًا ما تحجب البنية المادية للتغذية والعناصر الأخرى للهوائي جزءًا من العاكس. هذا يقلل بشكل طبيعي من الكفاءة وبالتالي كسب الهوائي. يجب استيعاب هذا العامل في حساب كسب الهوائي.
  • عبر الاستقطاب: كما هو الحال مع أي هوائي آخر ، يجب أن يتطابق استقطاب الإشارات المرسلة والمستقبلة وإلا فستكون هناك خسارة مساوية لجيب الزاوية بين الاستقطابين ، على افتراض الاستقطاب الخطي.
  • تغذية غير أحادية النقطة: النقطة المحورية للعاكس هي نقطة واحدة. ومع ذلك ، فإن جميع الهوائيات لها حجم محدود ، وبالتالي فإن هذا يعني أن الهوائي يمتد خارج النقطة المحورية للعاكس. وكلما زاد عنصر الإشعاع فيما يتعلق بالسطح العاكس ، زادت المشكلة وزاد تأثيرها على كسب الهوائي.

المصطلح كم يستخدم للإشارة إلى عناصر الكفاءة المتنوعة المتنوعة التي يصعب تحديدها غالبًا. وهي تشمل تلك الناتجة عن جهد السطح ، والاستقطاب المتقاطع ، وانسداد الفتحة ، والتغذية غير أحادية النقطة.

هوائي مكافئ حساب عرض الحزمة

مع زيادة كسب الهوائي المكافئ ، أو أي هوائي ، ينخفض ​​عرض الحزمة.

عادةً ما يتم تعريف عرض الحزمة على أنها النقاط التي تنخفض فيها الطاقة إلى نصف الحد الأقصى ، أي النقاط -3 ديسيبل على مخطط قطبي لنمط الإشعاع

من الممكن تقدير عرض الحزمة بدقة معقولة من الصيغة التالية.

أين:
G هو الكسب على مصدر الخواص بوحدة dB
D هو قطر عاكس القطع المكافئ
λ هو الطول الموجي للإشارة

يجب أن تكون جميع الأبعاد في نفس الوحدات حتى يكون الحساب صحيحًا ، على سبيل المثال القطر والطول الموجي بالأمتار ، أو كلاهما بالأقدام ، إلخ.

تحسين كسب الهوائي المكافئ

لتوفير الإضاءة المثلى للسطح العاكس ، يجب أن يكون مستوى الإضاءة أكبر في المركز منه في الجانبين. يمكن إثبات أن الوضع الأمثل يحدث عندما يكون المركز أكبر بحوالي 10 إلى 11 ديسيبل من الإضاءة عند الحافة. تؤدي المستويات المنخفضة من إضاءة الحواف إلى انخفاض مستويات الفصوص الجانبية.

يشكل هوائي السطح العاكس جزءًا رئيسيًا من النظام بأكمله. في كثير من النواحي ليست حرجة كما قد يعتقد في البداية. في كثير من الأحيان يمكن استخدام شبكة سلكية. شريطة أن تكون خطوة الشبكة صغيرة مقارنة بطول الموجة ، فسيُنظر إليها على أنها سطح متصل بواسطة إشارات الراديو. إذا تم استخدام شبكة ، فسيتم تقليل مقاومة الرياح ، وهذا يوفر مزايا ميكانيكية كبيرة.

الهوائي العاكس المكافئ قادر على توفير مستوى كبير من الكسب يمكن استخدامه بشكل جيد ، خاصة بالنسبة لترددات الميكروويف حيث يصبح حجم الهوائي لمستوى معين من الكسب قابلاً للإدارة للغاية.


شاهد الفيديو: Flat Sheet Reflector. Corner Reflector. Parabolic Reflector. Paraboloid Reflector. Lecture 34 (كانون الثاني 2022).