هوائي متعدد الموجات بنصف الموجة - EFHW

يُعتبر هوائي نصف الموجة الذي يتم تغذيته من النهاية؛ خياراً جذاباً للعديد من أجهزة الراديو اللاسلكية حيث إنّه قادر على توفير تشغيل متعدد النطاقات دون استخدام الأوتار مع استغلال الحد الأدنى من المساحة وعدم تقديم تأثير بصري، وعادةً ما يتم استخدام شبكة مطابقة ذات نطاق عريض لتحويل المعاوقة العالية لنقطة تغذية (EFHW) إلى (50Ω) مناسبة للكابل المحوري القياسي.

ما هو هوائي متعدد الموجات بنصف الموجة – EFHW؟

تتمثل إحدى طرق توفير هوائي متعدد النطاقات لراديو الهواة أو نطاقات هوائي هام في استخدام هوائي نصف موجة يتم تغذيته بنهاية، كما يبلغ طول هذا الهوائي نصف طول موجي عند أدنى تردد تشغيل ولأنّ النطاقات الأخرى التي يمكن استخدام (t) فيها مرتبطة بشكل متناسق؛ فإنّه يوفر عدداً متعدداً من نصف الأطوال الموجية.

تكون مقاومة التغذية عالية، ولتمكين ذلك من المطابقة مع وحدة التغذية المحورية يتم استخدام المحولات غير المتوازنة أي غير المتوازنة إلى غير المتوازنة، كما يتم استخدام (Ununs) مع نسبة دوران (9:1) بشكل شائع، ولكن يتم استخدام أنواع أخرى ذات نسب أعلى اعتماداً على التصميم ويعمل هذا المحول على خطوة مقاومة لتمكين وحدة التغذية المحورية منخفضة المقاومة (50Ω) من مطابقة هوائي المعاوقة العالية.

يمكن تشغيل هوائي نصف الموجة الذي يتم تغذيته بنهاية باستخدام ثقل موازن صغير، وفي بعض الحالات لا يتم استخدام أي ثقل موازن على الإطلاق، كما يمكن تأريض الطرف السفلي للهوائي كبديل لتقليل الضوضاء الساكنة، كما يُعد هوائي نصف الموجة الذي يتم تغذيته بنهاية مثالياً أيضاً للعديد من تطبيقات الاتصالات اللاسلكية التجارية.

أساسيات هوائي نصف الموجة:

إنّ الهوائي ثنائي القطب نصف موجة يغذيه المركز، وفي المساحة الخالية يقدم هذا ومقاومة (72Ω) للمغذي وهذا يعني أنّه يوفر تطابقاً جيداً نسبياً مع كبل متحد (50Ω)، خاصةً عندما يميل القرب من الأرض وإلى تقليل مقاومة التغذية، أمّا عندما يتم توصيل وحدة التغذية بنهاية هوائي نصف موجة يكون الوضع مختلفاً، كما تكون مقاومة التغذية أعلى بكثير ولتمكين التطابق الجيد مع (50 coax) الذي يستخدم عادةً يلزم وجود جهاز مطابق، وإلّا سيكون هناك انقطاع وستنعكس الطاقة.

كما إنّ نقطة تغذية الهوائي تحدث عند نقطة جهد عالي على عنصر الإشعاع، تُعرف هذه الهوائيات أحياناً باسم هوائيات التغذية بالجهد، ولتوفير المطابقة في هذه المرحلة يتم استخدام المحول عادةً وهذا يعطي تحويلاً للمقاومة، وعادةً ما يحول المحول المطابق المعاوقة من قيمة حوالي (4000 أو 5000) عند نقطة تغذية هوائي (EFHW) إلى قيمة (50Ω) للمغذي المحوري.

هوائي نصف الموجة الذي يتم تغذيته بنهاية قادر على توفير تشغيل متعدد النطاقات، كما يمكن استخدامه على جميع التوافقيات الفردية والزوجية للتردد الأساسي، مع تقديم نفس المعاوقة العالية في هذه الترددات.

مزايا هوائي نصف الموجة:

1. هوائي نصف موجي مغذى لنطاقات راديو الهواة:

تتمثل إحدى مزايا هوائي نصف الموجة الذي يتم تغذيته في النهاية، في أنّه يعمل بمضاعفات فردية وزوجية بطول نصف موجة، كما توجد نقطة الجهد في جميع الأطوال الموجية الفردية والزوجية وهذا لا ينطبق على نصف موجي ثنائي القطب، كما يتم تغذية هذا عند الحد الأقصى الحالي وهذا يحدث فقط في مركز ثنائي القطب لمضاعفات فردية نصف طول موجة.

2. طول هوائي نصف الموجة المغذي:

إنّ هوائي (EFHW) يبلغ طوله نصف طول موجي في أدنى نطاق تشغيل، كما إنّ الطول المادي يختلف قليلاً عن نصف الطول الموجي في الفضاء الحر، وينتج هذا عن مجموعة متنوعة من العوامل المرتبطة بحقيقة أنّ التيار يتدفق في سلك ذي طول محدود، وأحد العوامل الرئيسية هو ما يسمى التأثير النهائي.

يلزم إجراء بعض الحسابات لاختيار التردد الأساسي الأمثل الذي سيعمل مع نطاقات التردد الأعلى، ويعتمد هذا على القيود الأكثر أهمية وكذلك قسم النطاقات التي سيتم استخدامها، كما يكون بمثابة حل وسط إلى حد ما؛ لأنّ الطول الأمثل لأحد النطاقات قد لا يتناسب مع نطاق آخر بسهولة، ويمكن التغلب على التناقضات باستخدام موالف الهوائي بواسطة جهاز الإرسال والاستقبال لتقليل أي مستويات عالية من (SWR).

إذا تم استخدام كابل متحد المحور مع خسارة منخفضة عند تكرار التشغيل، فإنّ الخسائر الناتجة عن (SWR) أعلى من المتوقع ستكون منخفضة، وبمجرد تحديد تردد مركز التشغيل الأساسي يمكن تحديد الطول، وكما أنّ الأطوال متغيرة قليلاً وفقًا لطبيعة الهوائي الدقيقة ويعد قطع الطول لفترة أطول قليلاً من المطلوب ثم التشذيب للحصول على أفضل تشغيل هو الطريقة الصحيحة دائماً لإعداد الهوائي.

3. نمط الإشعاع في EFHW:

إنّ مخطط الإشعاع يتغير وفقاً للنطاق الذي يعمل عليه وبالتالي عدد نصف الأطوال الموجية التي يستخدمها، أمّا عند استخدامه كمبرد نصف موجة فإنّه يعمل بنفس الطريقة التي يعمل بها نصف موجة ثنائي القطب مع الشكل المألوف لنمط ثمانية، يشع إلى أقصى حد عند تسعين درجة إلى محور السلك، ومع زيادة الطول يتغير نمط الإشعاع بتكوين أقسام إضافية، وتتحرك النقاط القصوى للإشعاع بعيداً عن الزاوية اليمنى إلى محور السلك، وتتجه نحو المحاذاة مع محور السلك.

4. محولات EFHW:

من أجل مطابقة هوائي نصف الموجة الذي يتم تغذيته بالطرف مع وحدة التغذية المحورية، من الضروري أن يكون لديك شبكة مطابقة أو محول خط نقل، كما تكون وحدة التغذية المحورية (50Ω) ومقاومة الهوائي ربما تكون حوالي (4000 أو 5000 درجة مئوية)، ويجب مطابقة المعاوقة.

غالباً ما يتم استخدام محول لإجراء هذه التطايق، ولأنّه يطابق حملاً غير متوازن مع حمل غير متوازن فغالباً تكون هذه المحولات باسم (ununs) على عكس (balun) الذي يطابق خط متوازن إلى غير متوازن، كما يكون تحويل المعاوقة تقريباً (50:5000) أو (1:100)، ولأنّ المعاوقة في هذه المرحلة غير محددة جيداً يستخدم العديد من الأشخاص محولاً بنسبة (1:9)، على الرغم من أنّه يتطابق فقط مع مقاومة تبلغ (450Ω).

ما هو هوائي نهاية التغذية W3EDP؟

هوائي (W3EDP): هو شكل من أشكال الأسلاك التي يتم تغذيتها بالطرف والذي تم استخدامه لسنوات عديدة وتم وصفه لأول مرة في عام 1936م، وقد أصبح شائعاً خاصةً مع راديو هام منخفض الطاقة، وهو تطوير لهوائيات (Zeppelin) المبكرة التي تم استخدامها قبل الحرب العالمية الثانية ولا يزال هوائي (W3EDP) مستخدماً على نطاق واسع، حيث إنّه مثالي ويلزم وجود سلك تغذية مباشر من أجل تشغيل راديو هام متعدد النطاقات عالي التردد.

إنّ الأداء يعتمد بشكل كبير على جوانب مثل ارتفاع الهوائي والموقع، ولكن هوائي (W3EDP) يعمل بشكل جيد، وهو مناسب بشكل خاص للتشغيل المحمول لأنّه سهل للغاية ويتميز بالسرعة.

أساسيات هوائي W3EDP:

إنّ هوائي (W3EDP) هو في الأساس نسخة أخرى من هوائي السلك الذي يتم تغذيته بالطرف، بحيث يتم تغذية الهوائي عبر كابل متحد المحور ويمر عبر محول مطابق تم ضبطه، كما إنّ القيمة المنخفضة للسعة في دارة الهوائي أعطت أفضل كفاءة بكثير، وتتكون العناصر المشعة من (84 قدماً أي 25.6 مترًا) ويتم تغذيتها مقابل (17 قدماً أي 5.2 متر) ثقل موازن.

يكون هوائي (W3EDP) مفيداً بشكل خاص عندما تكون المحطة في غرفة فوق سطح الأرض، كما تحتاج الهوائيات الأخرى مثل سلك بسيط يتم تغذيته في النهاية ويسمى غالباً هوائي سلك طويل إلى اتصال أرضي جيد حتى يعمل الهوائي بشكل صحيح، والثقل الموازن لهذا الهوائي يمكّنه من العمل بفعالية دون الحاجة إلى أرضية جيدة متصلة عبر سلك قصير، وتم توصيل هوائي (W3EDP) الأصلي مباشرةً بملف خزان جهاز الإرسال، وتم توصيل الثقل الموازن بنهاية ملف الاقتران الأقرب لملف الخزان.

تطلبت طوبولوجيا مكبرات الصوت أو الأنبوب المبكرة التحميل الصحيح للدائرة للحصول على الإنتاج المطلوب، وغالباً ما يتم ترتيب الاقتران بين الملفين إلى متغير لتمكين ظروف التشغيل الخاصة بالصمام ليتم ضبطها للتحميل الصحيح وبالتالي طاقة الانتاج.

المطابقة أو تغذية W3EDP:

تتطلب الطريقة التي يتم بها تصميم المضخمات النهائية أن يتم رؤية تطابق معاوقة جيد بواسطة مكبر الصوت النهائي في جهاز الإرسال أو جهاز الإرسال والاستقبال، ويتم تحقيق ذلك عن طريق التأكد من أنّ المحول يتم توفير مطابقة المعاوقة الصحيحة عند قاعدة العنصر المشع، بحيث يشتمل عادةً على مكثفات ضبط.

يمكن تغذية الهوائي باستخدام محول غير متصل ومحول (RF) يحول الممانعة وغير متوازن على المدخلات والمخرجات، وهو غير متناسق بدلاً من (balun) المألوف الذي يتحول من متوازن إلى غير متوازن وعند استخدام هذا الهوائي من المرجح أن تكون هناك حاجة إلى موالف هوائي قريب من جهاز الإرسال؛ للتأكد من أنّ مستوى (SWR) الذي يراه المرسل منخفض بدرجة كافية، وإلّا فقد تشهد دوائر حماية (PA) معدل (SWR) مرتفعاً، وتقلل من قدرة الناتج.