×


هوائي البوق Horn antenna




هوائي البوق Horn antenna

الهوائي أداه تقوم في وضعية الإرسال بتحويل التيار الكهربائي إلى موجة كهرومغناطيسة تردد في الهواء أو كأداة تحول الموجة الكهرومغناطيسية المستقبلة إلى تيار كهربائي في وضعية الإستقبال وبواسطته تتم عملية التواصل اللاسلكي. بناء على هذا التعريف فإن أي أداة تحول التيار الكهربائي إلى موجة كهرومغناطيسية والعكس يمكن اعتبارها هوائي. بغض النظر عن شكلها وحجمها والمادة المصنوعة منها. نتيجة لهذه الحقيقة تتعدد الهوائيات في أنواعها و أشكالها و أحجامها وتطبيقات استخدامها. فالهوائي المستخدم داخل الهاتف المحمول غير الهوائي المستخدم في أبراج الإتصالات غير الهوائي المستخدم في استقبال البث الفضائي والإذاعي وهكذا.
من بين هذه الهوائيات المتنوعة سنتحدث اليوم عن هوائي البوق.7

إلا أننا قبل الحديث عن هوائي البوق علينا الحديث عن هوائي الإنبوب. فصدق أو لا تصدق الأنبوب المعدني العادي يمكن ان يعمل كهوائي هو ينتمي الى فصيلة هوائيات الفتحة. فهوائيات الفتحة هي فصيلة الهوائيات التي التي تمتلك فتحة في أحد طرفيها. ويأتي موجه الموجة في هوائيات الأنبوب على شكل مقطع مربع الشكل أو مستطيل الشكل أو دائري الشكل. وتعمل الفتحة في نهاية موجه الموجة على بث الطاقة عند إثارته من الطرف الآخر.
كغيره من الهوائيات يعمل هوائي الأنبوب على ترددات قد تتراوح بين 300MHZ-300GHz. إلا أن موجه الموجة في هذا النوع من الهوائيات لا يبث إلا مقدار قليل من الطاقة المولدة من المصدر في الهواء بينما ترتد الطاقة المتبقية (وهي النسبة الأعلى) إلى داخله. أما الشعاع المبثوث (الذي يمثل جزءا صغيرا كما ذكرنا) فيتميز هو الآخر بانخفاض إتجاهيته. فكما ذكرنا في مقالة سابقة تنخفض اتجاهية الهوائي عندما يغطي الشعاع المنبثق من الهوائي معظم المساحة الجغرافية و(يبث في معظم الاتجاهات). توضح الصورة رقم اثنين رسما ثلاثي الأبعاد لموجه الموجة بينما توضح الصورة

إنخفاض إتجاهية هوائي الأنبوب وارتفاع الموجة المرتدة يعني إنخفاض كفاءة الهوائي. لذلك تم التعديل على موجه الموجة في هوائي الأنبوب لتحسين أداءه حيث يتم توسيع فتحة البث بشكل تدريجي من الطرف المغلق إلى الطرف المفتوح مما يؤدي إلى زيادة الطاقة المبثوثة وزيادة الاتجاهية. وبهذا التعديل يتحول شكل الهوائي من انبوب إلى بوق كما هو مبين في الصورة رقم اربعة. نتيجة للتزايد التدريجي في اتساع فتحة الهوائي تنبثق الموجة بشكل تدريجي هي الأخرى مما يخفف من ارتداد الموجة الى داخل الهوائي ويحسن من تركيز الشعاع باتجاه معين. توضح الصورة رقم ثلاثة رسم ثلاثي الأبعاد لشكل الشعاع الناتج عن هوائي البوق, ويتضح من نمط الشعاع مقدار التحسن الكبير في اتجاهية الشعاع مقارنة مع الصورة رقم واحد.

يتصف هوائي البوق ببساطة تركيبه وسرعة استجابه للإشارات المرسلة والمستقبلة وكسبه العالي large gain وسهولة تصنيعه, ويعمل على عرض نطاق ترددات واسع كما ذكرنا. ,يصنف هوائي البوق إلى ثلاث تصنيفات رئيسية:

 Sectoral horn البوق القطاعي**
تتسع أطراف البوق في هذا النوع باتجاه واحد فقط. إذا كان اتجاه التوسع باتجاه المجال الكهربائي, فإنه يسمى Sectorial E-plane horn. وإذا كان اتجاه التوسع باتجاه المجال المغناطيسي, فإنه يسمى Sectorial H-plane horn.
 Pyramidal horn البوق الهرمي**
تتسع أطراف البوق في هذا النوع في الاتجاهين (اتجاه المجال الكهربائي واتجاه المجال المغناطيسي), ويكون الشكل الناتج مثل الهرم المقطوع.
Conical horn البوق المخروط**:
في حال استخدام موجه موجة ذو شكل دائري, فأن هوائي البوق الناتج من توسع موجه الموجة في الاتجاهين سوف يمتلك شكل المخروط.

تحدد أبعاد البوق أداء الهوائي مثل قطر فتحة البوق وطول البوق وزاوية الاتساع( flare angle) كسب الشعاع واتجاهيته. حيث يعتمد مقدار كسب هوائي البوق واتجاهيته على مساحة مقطع فتحة البوق وتردد الموجة المستخدم. حيث يزيد الكسب وتزيد الاتجاهية بزيادة التردد وزيادة مساحة المقطع وزاوية التوسع وطول البوق.

المصادر:
1) Antenna theory, third edition, Constantine A. Balanis

2) كتاب الهوائيات الأساسية وطرق التغذية,
https://books.makktaba.com/2012/12/Book-basic-antennas-and-feeding-methods.html

3)fundamentals of applied electromagnetics, seventh edition, Fawwaz T. Ulaby, Umberto Ravaioli

4)https://www.tutorialspoint.com/antenna_theory/antenna_theory_horn.htm

0 0 votes
Article Rating


تحميل المقال كـ PDF عبر باتريون

التعليقات
Subscribe
نبّهني عن
guest
0 تعليقات
Inline Feedbacks
View all comments




المساهمون في الإعداد






0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x