الهوائي البوقي والعاكس المكافئ: الكسب والنطاق وشروط القياس

يربط الهوائي البوقي المجال الموجّه بفتحة تشع إلى الفضاء، بينما يستخدم الهوائي ذو العاكس المكافئ مغذياً ومرآة لتكوين فتحة كبيرة. يمكن أن يكون البوق نفسه مغذّي الطبق، لذلك لا يمثلان دائماً خيارين متعارضين. قارن الكسب والنمط والتركيب ضمن النطاق نفسه.

اختلاف البنية والعمل

يتسع مقطع البوق باتجاه الفتحة، مع تصاميم قطاعية وهرمية ومخروطية وغيرها. تحدد الهندسة والمودات كيفية انتقال المجال والإشعاع.

يعكس الطبق إشعاع المغذي ليشكل فتحة اتجاهية. تؤثر مواضع التغذية والإضاءة والحجب ودقة السطح في النتيجة. وعند الاستقبال يجمع النظام الإشارة عبر المسار المقابل ضمن شروط التبادلية.

مقارنة الكسب بالفتحة والكفاءة

تقدير كسب الفتحة هو G ≈ ηap 4πA/λ²، ولعاكس دائري G ≈ ηap(πD/λ)². تمثل A مساحة الفتحة وD القطر؛ يجب توحيد تعريف الكفاءة ومستوى المرجع.

مثلاً عند 12 GHz وقطر 0.6 m وكفاءة فتحة 0.6، يعطي الحساب نحو 35.3 dBi. ليس ذلك ضماناً بأن كل طبق يحقق 38 dBi وكل بوق 22 dBi.

عند تردد ثابت، تساعد الفتحة الفعالة الأكبر على توجيه أعلى، لكنها قد تزيد الحجم وحمل الرياح ومتطلبات القياس.

النطاق والاستقطاب والنمط

تختلف نطاقات الأبواق باختلاف النوع. لا تُعامل البوق ذا الحواف الداخلية العريض النطاق كبوق كسب قياسي عادي. وفي العاكس قد يحد المغذي والموصل والسطح من النطاق العملي.

لا يوجد نطاق ترددي واحد لكل الأطباق المكافئة. اطلب الحدين الأدنى والأعلى مع خصائص الإشعاع. قارن عرض الحزمة في المستويين الرئيسيين والفصوص الجانبية والاستقطاب المتعامد والنسبة المحورية عند الحاجة.

الفتحة الدائرية لا تضمن استقطاباً دائرياً، كما أن انخفاض VSWR لا يثبت وحده صحة النمط.

السطح والبؤرة والتركيب

تغير أخطاء المرآة وإزاحة المغذي توزيع الطور. حدد التفاوتات من التردد وفقد الكسب المقبول، بدلاً من تطبيق شرط واحد مثل λ/16 على جميع الاستخدامات.

يتأثر البوق أيضاً بالتشوه ومركز الطور والاتجاه والتوصيل. لا توجد قاعدة تبيح له تلقائياً إزاحة ±15 cm أو ±3λ.

يرتبط تغير الطور الحراري بالمادة والأبعاد والتثبيت ومسار التغذية. اسم CFRP أو المعدن وحده لا يضمن انجرافاً ثابتاً مثل 0.03°/°C.

قياس المجال البعيد يخص الاثنين

للفتحات الكبيرة كهربائياً، يعد R ≳ 2D²/λ تقديراً شائعاً لمسافة المجال البعيد. ليس هذا شرطاً يخص الأطباق وحدها؛ راجع تعريف البعد الأكبر والخطأ المسموح وترتيب الاختبار.

عند 12 GHz وD = 0.6 m تكون المسافة المرجعية نحو 28.8 m. إذا لم تتوفر المسافة، يمكن دراسة قياس مجال قريب وتحويل مناسب، وليس اعتبار أي قدرة مقاسة قرب الفتحة كسباً بعيداً مباشرة.

معايير المقارنة حسب الاستخدام

الهدف	ما يجب فحصه
مرجع قياس الكسب	المعايرة والنطاق ومركز الطور وعدم اليقين.
تغذية العاكس	الإضاءة والتسرب خارج الحافة والاستقطاب.
اتصال ثابت	الكسب الفعلي والتوجيه والدعم والبيئة.
اختبار عريض النطاق	المطابقة وتغير النمط عند أطراف النطاق.

وصف البوق بأنه قياسي لا يعوض شهادة المعايرة عندما تكون مطلوبة. قارن أيضاً القدرة والواجهة والكلفة الكلية، لا سعر جسم الهوائي وحده.

المراجع: أشكال البوق ومبادئه وفتحة العاكس وكفاءته. تُحسم الأفضلية من مهمة النظام وبيانات النموذج الفعلي.