الهوائي السلكي الطويل أو سلك التغذية النهائي- The long wire Antenna

هوائيات الأسلاك التي يتم تغذيتها نهائياً هي واحدة من أبسط الهوائيات في الإنشاء والتركيب، كما تم استخدام هذه الهوائيات لسنوات عديدة وتوفر شكلاً قابلاً للتكيف بشكل خاص من الهوائي، ويطلق عليه هوائي سلك طويل؛ لأنّه يتكون ببساطة من طول طويل من السلك متصل بجهاز الإرسال أو المستقبل، ويفضل أن يكون ذلك عبر موالف الهوائي.

ما هو سلك التغذية الطرفية؟

يتكون هوائي السلك الذي يتم تغذيته من النهاية من طول السلك الذي يكون مرتفعاً وطويلاً قدر الإمكان، ثم يتم توصيل السلك بمحطة الاتصال الراديوي المرسلة والمستقبلة، كما يتم بعد ذلك إخراج سلك الهوائي من غرفة الراديو أو الكوخ ونقله إلى قسم أفقي يمر فوق العوائق.

هوائي السلك الطويل: هو مجرد قطعة طويلة جداً من السلك أي أطوال موجية عديدة، ويستخدم المصطلح على نطاق واسع لوصف الطول العشوائي للسلك المستخدم لاستقبال وغالباً ما يرسل الإشارات على الموجات الديكامترية أو نطاقات الموجات القصيرة، كما يجب استبدال مصطلح هوائي السلك الطويل بمصطلح سلك التغذية الطرفية، ما لم يكن الهوائي طويلاً بأطوال موجية وهوائي سلك طويل حقيقي.

كما أنّه هوائي يبلغ طوله موجياً أو أكثر، ولكن هناك تعريفات أخرى تشير إلى أنّ الهوائي يجب أن يكون بطول موجي متعدد، وبالإضافة إلى هوائي السلك المستقيم يمكن دمج هوائي السلك الطويل مع هوائيات مختلفة الأشكال لزيادة الكسب عن هوائي السلك الفردي.

بمجرد أن يغادر السلك جهاز الاستقبال أو جهاز الإرسال أو موالف الهوائي، يبدأ السلك في العمل كهوائي حيث يلتقط الإشارات ويشعها، وللحصول على أفضل أداء للاستقبال وللتأكد أيضاً من أنّه عند استخدامه مع جهاز إرسال، يجب دائماً استخدام (ATU) عند استخدامه مع جهاز إرسال، كما يتم رؤية المعاوقة الصحيحة أو موالف الهوائي أو وحدة ضبط الهوائي.

يتم وضع موالف الهوائي بين المرسل أو المُستقبل وسلك الهوائي، وإذا لم يتم استخدام موالف فلن تتطابق مقاومة الهوائي مع مدخلات جهاز الاستقبال أو جهاز الإرسال، وسيؤدي ذلك إلى تقليل الكفاءة، كما قد يواجه جهاز الإرسال مشكلة في المطابقة مع هذا، وقد يؤدي ذلك إلى انخفاض ناتج الطاقة أو حتى إتلاف ناتج جهاز الإرسال.

كما يجب من الضروري أن يكون هناك أرضية راديوية جيدة، فهذه ليست وسيلة الحماية الأرضية بل هي وصلة أرضية يمكن أن يعمل ضدها هوائي السلك الطويل أو هوائي السلك الذي يتم تغذيته، ويجب أن يكون السلك بالاتصال الأرضي قصيراً قدر الإمكان، وإلّا فإنّ المحاثة في السلك ستبدأ في وضع المحطة عند إمكانية التردد اللاسلكي فوق الأرض.

ما هو طول سلك التغذية النهائية للهوائي؟

غالبًا ما يُعتقد أن سلك التغذية الطرفية يجب أن يكون طوله ربع طول الموجة على النطاق الرئيسي للاستخدام، كما يُمثل سلك التغذية الطرفية بهذا الطول مقاومة منخفضة عند نقطة التغذية وهذا يتيح مطابقته بسهولة بالغة، كما إنّ تدفق التيار الهوائي يؤدي إلى ظهور الإشعاع وبالنسبة إلى التوزيع الحالي في هوائي ربع طول الموجة تكون حركة التيار ترتفع مع زيادة المسافة من النهاية، ويصل إلى ربع طول الموجة كحد أقصى من النهاية أي يمتلك هوائي ربع طول الموجة الحد الأقصى الحالي، وبالتالي الحد الأقصى للإشعاع عند نقطة التغذية.

نتيجةً لذلك، يمتلك هوائي ربع الطول الموجي أقصى إشعاع له كما أنّه يلتقط عند نقطة التغذية، وعادةً ما تكون نقطة التغذية بجوار الراديو: المرسل أو المرسل المستقبل أو المستقبل، وينتج عن ذلك التقاط محلي للضوضاء ممّا يؤدي إى إخفار الإشارات المطلوبة.

أمّا بالنسبة لأجهزة الإرسال يحدث الكثير من الإشعاع بالقرب من الراديو ويمكن أن يتسبب ذلك في حدوث تداخل في العديد من المشكلات الأخرى المتعلقة بالعناصر الكهربائية والإلكترونية حتى لو لم يكن الهوائي بطول ربع الموجة، سيحدث بعض الالتقاط والإشعاع بالقرب من الراديو وهذا ليس جيداً، وينطبق ذلك على أي هوائي مضاعف فردي لربع أطوال موجية، وإذا لم يكن الهوائي مضاعفاً فردياً لربع أطوال موجية، فقد يكون من الصعب مطابقته.

مزايا نهاية سلك التغذية للهوائي:

• تكلفة منخفضة.

• عملية متعددة النطاقات ممكنة.

• سهلة التركيب.

• يوفر عملية متعددة النطاقات.

عيوب نهاية سلك التغذية للهوائي:

• يمكن أن تتلقى مستويات عالية من التدخل المحلي.

• يمكن أن يؤدي إلى تدخل المستخدمين المحليين الآخرين.

• يمكن أن تؤدي المستويات العالية من الإشعاع بالقرب من جهاز الإرسال إلى ردود فعل (RF) ممّا ينتج عنه تأثيرات غريبة.

• يتطلب اتصال أرضي جيد.

سلك طويل متعدد الطول الموجي – Multiwavelength long wire:

هوائي السلك الطويل الحقيقي هو أطوال موجية متعددة، ولقد وجد أنّه بالنسبة للسلك الذي يتم تغذيته بربع طول موجي يكون الحد الأقصى للإشعاع عند الزوايا القائمة على السلك، ومع إطالة السلك يتبين أنّ مخطط الإشعاع يصبح أكثر تعقيداً، لكن الحد الأقصى للإشعاع وبالتالي الالتقاط ويتماشى تدريجياً مع خط الهوائي، وكلما استمرت مدة التوجيه أصبح أكثر في خط سلك الهوائي.

إنّ السلك الطويل الحقيقي الذي يبلغ طوله عدة أطوال موجية، هو هوائي توجيهي يتمتع بأقصى قدر من الحساسية والإشعاع على طول خط سلك الهوائي نفسه، وهذا الشكل من الهوائي هو هوائي سلك طويل حقيقي.

خصائص هوائي السلك الطويل:

• إذا كان الهوائي السلكي يبلغ طوله نصف طول موجي، فسيؤدي أداءه إلى حد كبير مثل ثنائي القطب، والفرق الرئيسي هو أنّه يتم تغذيته من النهاية.

• يتم عرض نفس نمط الإشعاع لسلك مكافئ يتم تغذيته، ونظراً لتمديد طول السلك النهائي المغذي من حيث عدد الأطوال الموجية، فقد وجد أنّ نمط الإشعاع يصبح أكثر تعقيداً.

• يتشكل عدد من الأقسام المختلفة وتتحرك للخارج باتجاه خط محور سلك الهوائي، وتتماشى مع هذا كلما تم تمديد الطول.

• إنّ مخطط إشعاع هذا السلك الطويل مختلف تماماً عن مخطط نصف الموجة، ومع زيادة طول الهوائي تتماشى الأقسام الرئيسية بشكل أكبر مع محور الهوائي.

النمط التوجيهي لهوائي السلك الطويل:

قد لا يكون سبب اختلاف الإشعاع أو الأنماط التوجيهية لهوائيات الأسلاك الطويلة مع زيادة الطول واضحاً بشكل حدسي للوهلة الأولى، كما إنّها تأتي من مراحل شكل الموجة على الهوائي وهذه الجمع والطرح في زوايا مختلفة، كما إنّ التيار المتدفق داخل الهوائي هو الذي يؤدي إلى ظهور الإشعاع ويمكن اعتبار هذه المصادر ببساطة شديدة لهذا الوصف النوعي.

بالنسبة لهوائي نصف الطول الموجي يكون المخطط بسيطاً، ولكن مع زيادة الأطوال هناك المزيد من المناطق الحالية القصوى وسيجمع الإشعاع الصادر منها ويطرح عند زوايا مختلفة، ومع زيادة طول هوائي السلك الطويل يزداد عدد مصادر الإشعاع ويصبح المخطط أكثر تعقيداً.

تركيب هوائي سلك طويل أو طرف مغذي:

هوائي السلك الذي يتم تغذيته بالطرف، من السهل جداً تثبيت هوائي السلك الطويل وهو رخيص من حيث المكونات المطلوبة، كما إنّ المكونات الرئيسية المطلوبة لهوائي سلك طويل يتم تغذيته بنهاية هي سلك الهوائي نفسه وبعض العوازل التي يجب وضعها في نهاية السلك.

يجب أن يكون سلك الهوائي مسحباً بقوة، ونظراً لأنّ النحاس ناعم جداً ومرن فإنّ الأسلاك النحاسية العادية تميل إلى التمدد بسرعة كبيرة، وما قد يكون سلكاً هوائيًا مشدوداً يمكن أن يتدلى قريباً إذا لم يتم استخدام السلك الصحيح، كما يتمتع السلك النحاسي المسحوب بقوة أكبر ولن يمتد بنفس القدر.

عنصر آخر مطلوب لسلك طويل أو هوائي سلكي يتم تغذيته بالطرف هو العوازل، واحد مطلوب لكل طرف من طرفي السلك أو إذا كان مثنياً في أي مكان يتلامس فيه السلك مع حبل، كما إنّ عوازل الهوائي مصنوعة من مادة عازلة للغاية، وكما أنّها مضلعة بحيث يكون هناك المزيد من طول السطح الذي يجب أن يمر عبره أي تيار تسرب، وهذا يضمن أنّ لديهم أعلى مستوى ممكن من العزل، كما أنّ العديد من العوازل مصنوعة من السيراميك المزجج لكن العديد من العوازل الأخرى مصنوعة من البلاستيك، وقد تكون أخف وزناً، لكن السيراميك هو النوع المفضل غالباً.

استخدام الهوائيات ذات الأسلاك الطويلة:

لا تستخدم الهوائيات ذات الأسلاك الطويلة ذات الطول الموجي المتعددة، والتي تميزها عن الأسلاك العشوائية أي الأسلاك الطويلة على نطاق واسع؛ لأنّها تتطلب مساحة كبيرة، كما تميل هوائيات (Yagi) هذه الأيام إلى الاستخدام حتى في (HF)، حيث تميل إلى أن تكون أكثر فعالية ومرونة حيث يمكن تدويرها بسهولة، كما يمكن استخدام سلك طويل على ترددات منخفضة حيث سيكون من غير العملي بناء ياغي.

تم استخدام الأسلاك الطويلة في الأيام الأولى للشبكة اللاسلكية قبل اختراع الهوائيات مثل (Yagi)، وكان السلك الطويل يميل إلى التجميع لتشكيل هوائيات، مثل شعاع (V) كما يجب عدم الخلط بينه وبين ثنائي القطب (V) المقلوب أو المعيني، ويمكن استخدام هذه الهوائيات عند الحاجة إلى خصائص اتجاهية ثابتة.

لا يتم استخدام هوائي السلك الطويل ذو الطول الموجي المتعدد على نطاق واسع في هذه الأيام، على الرغم من أنّه في الأيام الأولى للشبكة اللاسلكية كان يوفر طريقة فعالة لإنتاج هوائي اتجاهي، خاصةً عند استخدامه كجزء من هوائي (V) أو هوائي معيني.