إنّ الهوائيات المُطلّقة، والمعروفة أيضاً باسم الهوائيات المُصغرة، هي حجر الزاوية في نظم الاتصالات اللاسلكية الحديثة، والتي تُقدّر لضعف صورتها، وتشييد الوزن الخفيف، وسهولة التصنيع، وتوافقها مع الدوائر المتكاملة، وهي تستخدم في طائفة واسعة من التطبيقات، من النظم الساتلية والرادارية إلى الهواتف المحمولة، وعلامات الترددات، تعتمد بشكل حاسم على أسلوب التغذية.

تقنيات التغذية المشتركة

وتقنيات التغذية العديدة تستخدم في تصميم الهوائيات، كل منها يعرض مبادلات مميزة من حيث الأداء والتعقيد والتكامل، وتشمل أكثر الطرق استخداماً تغذية خط الميكروبات، وتغذية المسبارات الكهرومغناطيسية، وربط النسيج، وتقريب القرب، وتؤثر كل طريقة على امتصاصات الهوائي، ووسمات النطاق الترددي، وخصائص الإشعاع بطرق فريدة من التواتر، ويتوقف اختيار نطاق التصنيع على المتطلبات المحددة

برنامج " ميكروستريب "

إن أفضل طريقة للضغط على المكسور هي إحدى أبسط الطرق وأكثرها مباشرة، حيث يكون الشريط المُجري متصلاً بحدة الرقعة، وهذه التقنية سهلة الصنع، وتُدمج مع دوائر أخرى للضغط المصغر، مثل فرق توليد الطاقة أو المتحولين تدريجياً، مما يجعلها مثالية لتصميمات الصفوف، ويمكن تعديل الارتداد عن طريق التحكم في عمق النطاق الإشعاعي الذي يُصف في أي وقت.

Coaxial Probe Feed

في التغذيات المُستشفة، فإنّ المُوصل الداخلي لكابل الكوساوي يمر عبر الطائرة الأرضية ويباع إلى الرقعة، بينما يتواصل المُوصل الخارجي مع الطائرة الأرضية، هذه الطريقة تُقدّم مُطابقةً مثاليةً للعرض، بضبط الوضع المُسبق للمحطة،

الدمج

كما أن التقاربات التي تتم على مراحل هي طريقة تغذية غير ملوثة تستخدم فيها فترة زمنية في الطائرة الأرضية لنقل الطاقة من خط تغذية مصغر على مستوى فرعي واحد إلى آخر، وتُستخدم هذه التقنية شبكة التغذية من جهاز الإشعاع، وتخفض الإشعاعات الخافضة، وتسمح بالاستقلال من مستوى التأصاميم والتصنيع، وتحتاج طريقة الانقلابات الطويلة إلى 20 عملية مراقبة على نطاق واسع، ونسبة السعة عشرة في المائة.

الازدواج التقريبي

إن التقارب بين الترددات، الذي يسمى أيضاً التقلبات الكهرومغناطيسية، ينطوي على وضع خط تغذية مصغر على مقربة من الرقعة دون اتصال مباشر، وتقترن الطاقة بميادين التكسير بين خط التغذية والربطة، وتوفّر هذه الطريقة نطاقاً أدق من البث المباشر، ويتجاوز في كثير من الأحيان 10 في المائة، ويقلل من الإشعاع لأن خط التقلب غير مترابط بشكل مباشر.

أثر تقنيات التغذية على أنماط الإشعاع

ويؤثر اختيار أسلوب التغذية تأثيرا مباشرا على نمط الإشعاع في الهوائيات، بما في ذلك التوجيه، ومستويات الفص الجانبي، والنقاء الاستقطاب، وهذه العوامل حاسمة بالنسبة لأداء النظام في التطبيقات مثل الرادار، ووصلات الاتصالات، والتصوير، وفهم كيف يمكن لكل طريقة تغذية أن تشكل النمط أن تتيح للمهندسين اختيار الأسلوب المناسب لأهداف تصميمهم.

التوجيه والنشاط

كما أن الإرسالية والمكاسب تتأثر بطريقة التغذية بسبب الخسائر والتشوهات النمطية، ويمكن أن تقلل من المكاسب الناتجة عن الإشعاع النابع من خط التغذية، الذي يزيد أيضا من نطاق الترددات، كما أن التغذية المسبوقة توفر مكاسب جيدة، ولكنها يمكن أن تعاني من عدم تماثل النمط وانخفاض الكفاءة في الترددات العالية نتيجة لانقلابات التكاثر وفقدان شبكة الموجات السطحية.

مستويات لوب الجانبية و بيموفيدث

إن مستويات الفص المائي وجهاز الأشعة المتحركة ذات أهمية حاسمة بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب تدخلا منخفضا أو توجيها عاليا، وكثيرا ما تنتج أجهزة التغذي على خط العرض الفصائلي العالي بسبب الإشعاعات التغذوية، وخاصة إذا لم يكن التغذى على الوجه الأمثل، ويمكن أن تؤدي الأشعة تحت الاختبار إلى عدم توازن في تصميم الفص، ويؤدي الانقلاب على مقربة إلى إحداث أنماط إشعاعية أكثر تماثلا مع وجود ملامس.

الازدهار

ويتأثر نقاء الاستقطاب، الذي يقاس بعزلة العزلة، بتقنية التغذية، كما أن استخدام تكنولوجيا الاتصال المباشرة مثل خط الميكروبات وأجهزة التاكسي يمكن أن يزيد من مستويات الاختلاط بسبب عدم التماثل في قياسات الترميز والتوزيع الحالي على الترسبات، ويميل تصميم الانقلابات وقربها إلى الحفاظ على مستويات انقسام أقل لأن شبكة التغذية ذات التوحيد العالي.

اعتبارات التصميم والمبادلات

وينطوي اختيار تقنية التغذية المناسبة على تحقيق التوازن بين عدة اعتبارات تصميمية، بما في ذلك تحديد النطاق الترددي، ومطابقة العسر، والتعقيد في الصنع، والتكلفة، ولكل طريقة مبادلات متميزة تؤثر على الأداء العام للهائي، ويجب على المهندسين تقييم هذه العوامل في سياق التطبيق المستهدف.

Bandwidth vs. Complexity

ويمكن أن تؤدي عمليات الاتصال المباشرة، مثل خط المضيق المصغر وخط التاكسي، إلى البساطة وانخفاض التكلفة، ولكن عادة ما تحقق نسبة تتراوح بين 2.5 و5 في المائة من نطاق الترددات، أما أساليب عدم الاتصال مثل الانقلابات المغلقة وربط القرب فتتيح عرض أوسع (10-20 في المائة أو أكثر) ولكنها تتطلب في كثير من الأحيان عمليات فرعية متعددة الطوابق وتصنيع أكثر دقة.

Impedance Matching

والتطابق مع العائق عامل رئيسي في تصميم الهوائيات، مما يؤثر على الكفاءة والنزاهة النمطيّة، إذ تحقق خط التكرير المتناظرة عن طريق تعديل العمق غير المستقر، ولكن هذا يمكن أن يكون حساساً للتسامح في النسيج، وتسمح التغذية المسماة بالضغط بسهولة عن طريق نقل موقع الاختبار، ولكنها كثيراً ما تُدخل في خط العرض الذي يتطلب التعويض في فترات الترددات العالية.

التسامح السافر

إن التسامح السافر أمر حاسم في الحفاظ على الأداء في الإنتاج، إذ أن غلاف خط الميكروبات متسامح نسبيا مع التباينات في التصنيع، حيث أن خط التغذية يطبع مباشرة على نفس الدرجة الفرعية، فتغذية المسبارات الضارية تتطلب حفرا دقيقا وبيعا، مما قد يؤدي إلى التقلب وانخفاض العائدات، ويستلزم الاختراق مواءمة دقيقة بين تطبيقات الانقلاب وخط التغذية العالية، مما يزيد من تعقيدات وتكلفتها.

التطبيقات والاتجاهات المستقبلية

وما زالت أوجه التقدم في التكنولوجيا اللاسلكية تدفع إلى تطوير تقنيات تغذية الهوائيات، مما يتيح تطبيقات جديدة ومستويات أداء، ومن 5 جي وميلميتر إلى إيوت وأجهزة قابلة للارتداء، فإن طريقة اختيار التغذية تتسم بدرجة متزايدة من التخصص.

5G and Millimeter-Wave Systems

5G and millimeter-wave systems (mmWave) demand high gain, wide bandwidth, and precise pattern control. Aperture coupling is widely used in these applications due to its ability to support multi-layer designs and integrate with progressive spectrum feeds. The isolated feed network reduces interference, and the wide bandwidth accommodates the high data rates of 5G. Proximity coupling is also explored for mmW

الأجهزة المتفجرة المرتجلة والضعيفة

إن شبكة الإنترنت للأشياء (IoT) والأجهزة القابلة للارتداء تتطلب هوائيات منخفضة التكلفة منخفضة التكلفة وذات أسعار منخفضة مع بث بسيط، كما أن خط التكرير الدقيق وأجهزة التكسيف هي خيارات مشتركة نظرا لسهولة اندماجها مع لوحات الدوائر وانخفاض تكلفة التصنيع، وبالنسبة للتطبيقات القابلة للزراعة، فإن المرونة هي شرط أساسي يؤدي إلى إجراء بحوث بشأن الهوائيات النسيجية ذات الأشكال المباشرة.

طرق التغذية المتقدمة

كما أن البحث في أساليب التغذية المتقدمة لا يزال يوسع نطاق قدرات الهوائيات المتطورة، كما أن التقنيات مثل التغذية من طراز L-probe، حيث توفر طاقة الأزواج من أجل التلقيح، وتوفر نطاق واسع، وتدني التكاثر عبر القطب، وتوفر هذه المواد الغذائية من الموجات الشمسية حلاً واحداً بالطائرات الأرضية المتكاملة، ويمكن أن تؤدي هياكل التغذية المتطورة إلى تعزيز أنماط التغذية من النطاق الترددي والنمط.

خاتمة

إن فهم أساسيات تقنيات التغذية في التوابل العاتية أمر حاسم لتحقيق الحد الأمثل لأنماطها الإشعاعية وأدائها العام، وكل طريقة من الطرق، من خط مصغر بسيط، ومن وسائل التكافل المكون إلى زيادة تعقيدها وتقريبها، توفر فوائد وتحديات فريدة، ويؤثر اختيار تقنيات التغذية تأثيرا مباشرا على البارامترات الرئيسية مثل التوابل الضمية، والكسب، ومستويات العزلة، والنقاء، مما يجعلها أكثر تعقيدا.