اقرأ في هذا المقال
- ما هو هوائي V؟
- كيفية تصميم هوائي V
- كيفية عمل الهوائي V
- نمط الإشعاع للهوائي V
- مزايا الهوائي V
- سلبيات الهوائي V
- تطبيقات الهوائي V
- خصائص الهوائي V
يُعد “هوائي V” نسخة محسّنة من هوائي سلك طويل يوفر كسباً واتجاهية أعلى من هوائي السلك الطويل، حيث إنّه بشكل عام هوائي رنان يوفر إشعاعاً ثنائي الاتجاه، ومع ذلك تؤدي مطابقة الممانعة المناسبة إلى توفير هوائي غير رنيني ينتج أيضاً إشعاعاً أحادي الاتجاه.
ما هو هوائي V؟
هوائي “V”: هو نوع من هوائي سلك طويل الذي تم تصميمه في شكل “V”، وهذا الهيكل هو السبب يتم منحها اسم “V هوائي”، حيث يعمل في نطاق التردد العالي بين “3 ميجاهرتز ” إلى “30 ميجاهرتز”.
كما أنّه في هوائي السلك الطويل، يكون طول الموصل أكبر بشكل عام من نصف الطول الموجي، وبشكل أكثر تحديداً يكون الطول في مضاعفات “λ/2″، ومع ذلك فإنّ العامل الرئيسي المثير للقلق في حالة هوائي السلك الطويل هو أنّ اتجاهية الهوائي تتناقص عندما يزيد طول الموصل عن الطول الموجي، لذلك للتخلص من العيب المرتبط بالموصل الخطي الطويل، يتم ثني الذراع المطولة لهوائي السلك الطويل على شكل “V”.
يوفر هذا الهوائي المائل كسباً وتوجيهية عاليين ويستخدم في استخدام التردد الثابت في النطاق عالي التردد، وبالتالي يمكن القول أنّ هذا الهوائي هو شكل معدل لهوائي سلك طويل يوفر خصائص أفضل من هوائي السلك الطويل.
الكسب الذي يحققه الهوائي V أعلى من الهوائي ذي السلك الطويل العادي، كما يكاد يكون الكسب في هذا التكوين “V” ضعفاً تقريباً مقارنة بهوائي السلك الطويل الفردي، والذي يساوي طوله أرجل “الهوائي V”، حيث إذا كان سيتم تحقيق نطاق واسع من الإشعاع، فيجب أن يكون لزاوية القمة متوسط قيمة بين الترددات الأعلى والأدنى من حيث عدد “λ / 2” في كل ساق.
كيفية تصميم هوائي V:
يُعد “هوائي V” هو مزيج من اثنين من الهوائيات السلكية الطويلة التي تم ربطها في شكل هيكل “V” أفقي، كما يتم توفير الإثارة لهذا الهوائي في القمة باستخدام خطوط التغذية، ويشار إلى سلكي الهوائيات V بالأرجل، كما يوضح الشكل أدناه هيكل “هوائي V”:
الترتيب الموضح أعلاه هو هوائي من النوع “V” الطنين، حيث أنّ طرفي الهوائيين غير منتهيين، كما أنّ خط التغذية للهوائي يتم توفيره بزاوية ربط الرجلين، وتُعرف هذه الزاوية بالقمة، حيث يتم الإشارة إليه بواسطة “α”.
بالمقارنة مع هوائي واحد طويل السلك، فإنّ الكسب الذي يوفره هو أكثر بمرتين، حيث في حالة هذه الهوائيات، إذا كان طول كل رجل “8λ”، فيمكن أن يوفر ربحاً يبلغ حوالي “12 ديسيبل”، وكما تجدر الإشارة إلى أنّ زاوية القمة تظهر اعتماداً على طول الساق، وهكذا بالنسبة لطول كل ساق من حوالي “2λ” إلى “8λ”، تتغير القمة بين “36 درجة” إلى” 72 درجة”.
كيفية عمل الهوائي V:
عندما يتم إثارة هوائي “V” عند القمة، فبسبب الإشارة الجيبية المطبقة خارجياً، تتعرض حاملات الشحنة للجاذبية والتنافر وفقاً للقطبية، حيث يؤدي هذا الإجراء التراكمي لحاملات الشحنة إلى ظهور مجال كهربائي متغير، وهكذا فإنّ الإشارة من طرف إلى آخر تشع عبر أرجل الهوائي.
النقطة الحاسمة التي يجب معرفتها هنا هي كيف أنّ قدمي الهوائي متحمسون للحصول على مكاسب توجيهية عالية، وذلك في الأساس، مع توفير الإثارة للهوائي، فإنّ الرجلين متحمسان بإشارات تبلغ “180 درجة” خارج الطور، حيث سيؤدي ذلك إلى توفير مكاسب عالية وتوجيهية، والسبب وراء ذلك هو أنّه عندما تكون القمة ضعف زاوية مخروط أقصى إشعاع لكل سلك في الاتجاه المحوري، وبعد ذلك ينتج المخروطان نتيجة مجمعة على طول المحور، أي شطراً في قمة هوائي V.
لذلك، في هذه الحالة سيتم إنتاج القسم الأقصى للإشعاع، وبهذه الطريقة يوفر هذا الهوائي كسباً عالياً واتجاهية، وذلك لأنّ إشعاع كل ساق يتم توجيهه في الاتجاه المعاكس سيتم إلغاؤه وتلك الموجهة في نفس الاتجاه ستتم إضافتها، وبالتالي مع زيادة طول أرجل الهوائي، سيتحسن الاتجاه والكسب أيضاً.
يؤدي هذا إلى توفير مخطط إشعاع ثنائي الاتجاه أكثر حدة من هوائي سلك طويل له نفس الطول، لذلك يُقال أنّ الهوائي V يقدم ضعف الكسب من هوائي السلك الطويل، كما أنّ نوع الرنين لهذا الهوائي الذي يوفر مخطط إشعاع ثنائي الاتجاه، ومع ذلك من أجل الحصول على مخطط إشعاع أحادي الاتجاه، يمكن أن يكون لدينا “هوائي V”، كما يمكن تكوين نوع غير رنيني عن طريق إنهاء أرجل الهوائي بحمل مقاوم بقيمة مساوية لممانعته المميزة، ويوضح الشكل أدناه هوائي V غير الرنان:
نمط الإشعاع للهوائي V:
يمثل الشكل الموضح أدناه مخطط الإشعاع لنوع الرنين للهوائي V:
أمّا مخطط الإشعاع لنوع الهوائي غير الرنان، والذي يظهر نمط إشعاع أحادي الاتجاه:
كما تتوفر مجموعة الهوائيات وأنواعاً مختلفة من صفائف الهوائي، حيث تكون هذه الصفائف تُستخدم لتحسين الاتجاهية، كما يتم ترتيب هوائيات متعددة لتشكيل نظام واحد، وبالمثل يمكن أيضاً زيادة اتجاهية الهوائيات V عن طريق الترتيب لتشكيل مصفوفة، لذلك في هذه المجموعة ستكون العناصر فقط “هوائي V”، أمّا في حالة الترتيب الرأسي يمكن تكديس الهوائيين أو أكثر أحدهما فوق الآخر، بينما يمكن ترتيبها بطريقة أفقية على نطاق واسع، كما أنّه لا يتم استخدام أي عاكس في حالة المصفوفة التي تحتوي على عناصر مثل “هوائي V”.
يوضح الشكل مخطط إشعاع هوائي V، حيث إنّ خطي النقل المكونين للنمط “V” هما “AA” و”BB”، كما يتم عرض أنماط خطوط النقل الفردية والنمط الناتج في الشكل، حيث يظهر النمط الناتج على طول المحور، وهذا النمط يشبه مصفوفة الجانب العريض، حيث إذا تمت إضافة هوائي V آخر إلى هذا الهوائي وتم تغذيته بفارق طور “90 درجة”، فسيكون المخطط الناتج هو إطلاق النار النهائي، ممّا يضاعف كسب القدرة، كما يتم زيادة الاتجاهية عن طريق إضافة مجموعة من “الهوائيات V”.
مزايا الهوائي V:
- التكلفة المنخفضة “للهوائي V” هي واحدة من أعظم مزاياها.
- يوفر نطاق ترددي عالي.
- إنّه سهل البناء.
- الكسب التوجيهي المعروض مرتفع.
سلبيات الهوائي V:
- نوعا الهوائي V الرنين وكذلك غير الرنان كلاهما يوفر الأقسام الجانبية بقوة كبيرة.
- تؤدي الأطراف غير المنتهية للهوائي إلى ظهور موجات ثابتة.
- يحتاج إلى مساحة كبيرة للتثبيت.
تطبيقات الهوائي V:
- هذه الهوائيات لها أقصى تطبيقاتها في الاتصالات الراديوية للأغراض التجارية، كما أنّ مكاسبها العالية واتجاهيتها تدعم الاتصالات بعيدة المدى بتردد ثابت.
خصائص الهوائي V:
- تم تصميم الهوائي المنحدر على شكل V من أجل دوائر الموجات السماوية متوسطة المدى.
- الهوائي اتجاهي ومخصص للاستخدام في نطاق التردد “8 ميجاهرتز” إلى “30 ميجاهرتز”، حيث يمتد التشغيل إلى “2 ميجاهرتز” مع انخفاض الأداء.
- الهوائي مستقطب أفقياً لتحقيق أداء فعال على جميع أنواع التربة وسيعالج ما يصل إلى “10 كيلو واط” من الطاقة.
- يتطلب الهوائي حداً أدنى من الوقت والتكلفة للتركيب ويتميز بمكونات قليلة الصيانة، كما أنّه مطلوب سارية دعم واحدة فقط.
- يتم تغذية هوائي V المنحدر ببالون يقع عادةً في الجزء العلوي من الصاري في حالة وجود خط نقل متحد المحور أو من خلال خط تغذية سلك مفتوح.
- يجب أن تكون مقاومات النهاية في حدود “300 أوم”.
