ستّة أشكال للهوائي
أعطاك الدرس السابق الكسب ونمط الإشعاع وعرض الحزمة. وستّ عائلات تنفق تلك المفردات — من سلكٍ داخل جرس الباب إلى طبقٍ يحدّث المركبات الفضائية. وكلٌّ منها جوابٌ مختلف على سؤالٍ واحد: كم من الكرة ستتخلّى عنه مقابل الكسب؟
ثنائي القطب نصف الموجي
موصلان بطول ربع الموجة يُغذَّيان من المنتصف: 2.15 dBi، ونحو 73 Ω، ورقم ثمانية يصير كعكةً في ثلاثة أبعاد، وعرض حزمة نحو 78°. عند 100 ميغاهرتز λ = 3 م فطوله 1.5 م؛ وعند 2.4 غيغاهرتز λ = 12.5 سم فطوله 6.25 سم — مضروباً في 0.95 لتأثير الطرف.
نصف هوائي، نمط كامل
أقِم قضيباً بربع الموجة على صفيحةٍ موصلة، فتوفّر نظرية الصورة النصف الغائب. القدرة نفسها في نصف الحجم: +10·log₁₀(2) = +3.01 ديسيبل، أي 2.15 + 3 = 5.15 dBi. ونصف الجهد عند التيّار نفسه ينصّف المعاوقة. والمستوى الأرضي ليس ملحقاً — بل هو النصف الآخر.
مسطّح، رخيص، ضيّق
مستطيل نحاسي مطبوع فوق مستوى أرضي، طوله نصف موجة في العازل — على FR-4 يكون ذلك نحو 3.0 سم عند 2.4 غيغاهرتز، لا 6.25. فصٌّ واحد نصف كروي بعرض نحو 65°، و6–9 dBi. والفاتورة عرض النطاق: بضعة بالمئة. مسطّح ومتماثل وشبه مجاني، فصار عنصر المصفوفة في الدرس M7-L4.
قضبان غير موصولة
- العنصر المُغذَّى — الوحيد الموصول، ثنائي قطب نصف موجي
- العاكس — أطول، خلفه، على نحو 0.2 λ؛ يدفع إلى الأمام
- الموجّهات — أقصر، أمامه، بتباعد نحو 0.15 λ؛ تسحب الحزمة
- ثلاثة عناصر على ذراع 0.35 λ: 7–9 dBi، وعرض حزمة نحو 55°
- ذراع طويلة: نحو 15 dBi، بنسبة أمام إلى خلف 15–20 ديسيبل
اختر هوائياً
على اليمين الشكل، وعلى اليسار نمطه مُعيَّراً — وفصّ الطبق مرسومٌ أوسع من 5° الحقيقية ليبقى مرئيّاً. ثم غيّر التردد وراقِب الحجم المادي يتحرّك.
كسبٌ من الهندسة
متر واحد عند 10 غيغاهرتز، λ = 3 سم، e = 0.55: (π/0.03)² = 10 966، × 0.55 = 6 031، فيكون 10·log₁₀(6 031) = 37.8 dBi. وعرض الحزمة 70λ/D = 2.1° — وهو أيضاً سبب وجوب تصويبه.
الهوائي الذي تأتمنه
دليل موجات متفتّح: لا شيء يرنّ ولا شيء يُضبَط، فيعمل على 40% أو أكثر من ترددّه المركزي عند 10–25 dBi. فصوصه الجانبية ضئيلة وكسبه يتبع أبعاده — ولهذا كان هوائي الكسب المعياري الذي تعاير عليه المختبرات، والتغذية المعتادة في محرق الطبق.
أيّها تختار؟
- الحجم غالب — رقعة: 6–9 dBi، مطبوعة، مسطّحة
- الكسب غالب — طبق: الفتحات وحدها تتوسّع
- اتجاه ثابت واحد — ياغي: قضبان زهيدة، ورفض عالٍ من الخلف
- يجب أن تأتمن الرقم — قرني: متوقّع ونقيّ
- الكلفة غالبة — ثنائي أو أحادي قطب: سلك مقصوص يُغذَّى مباشرةً
ما تعلّمته
- ثنائي القطب 2.15 dBi / 73 Ω؛ وأحادي القطب 5.15 dBi / ~36 Ω فوق مستوى أرضي
- كل بُعد يأتي من λ = c/f، مضروباً في 0.95 لتأثير الطرف
- الرقعة 6–9 dBi لكن ببضعة % من النطاق؛ وياغي 7–15 dBi في اتجاه واحد
- الفتحات: G = e(πD/λ)² — 37.8 dBi و2.1° من متر عند 10 غيغاهرتز؛ والقرون هي المرجع المأمون