Table of Contents
Yagi Antennas in Remote Sensing: A Precision Tool for Data Collection
وعندما يتم تحديد الهدف من البيانات البيئية الدقيقة من السواتل أو المحطات الأرضية أو منابر غير مأهولة، يمكن لاختيار الهوائيين أن يحدد نجاح البعثة، ومن بين الأنواع الكثيرة من الكائنات الحية التي تستخدمها، يُعترف في كثير من الأحيان بأن هذه المواد هي التي تستخدمها أجهزة الاستشعار الأرضية التي تستخدمها " ياغي - أودا " ، وهي عبارة عن دور أكثر تطورا بكثير فيما يتعلق بالأجهزة الالكترونية الاستهلاكية، كما أن نمط الإشعاعات الخفيفة المتطورة، وتصميمات الخفيفة، يجعلها متف الاصطناعية،
How a Yagi Antenna Achieves High Directivity
ويستخدم صفيفة ياغي - أودا، التي طورتها شينتارو أودا في عام 1926، والتي شعبها هديتسوغو ياغي، الانقلاب الطفيلي لتحقيق مكاسب كبيرة بعنصر واحد وبعدة عناصر سلبية، ويشمل الهيكل الأساسي ما يلي:
- A driven element] -typically a half-wave dipole-connected directly to the transmission line to handle the RF signal.
- A reflector element placed behind the driven element, slightly longer in length, that reradiates energy in phase to reinforce the forward direction and suppress rearward radiation.
- One or more directors in front, progressively shorter, that focus the beam into an even narrower cone.
والمبدأ الرئيسي هو الانقلاب المتبادل: فالأدوار والمديرين لا يرتبطون كهربائيا بخط التغذية، بل إنهم يستوعبون ويعيدون استخدام الطاقة، ويسودون في فترات متباعدة دقيقة وطولية، ويضيفون الموجة المشتركة طيفاً مباشراً ومدمراً إلى الجانبين ويعود إلى الوراء، وينتج عن ذلك نمطاً توجيهياً عالياً يمتد عادة من 10 إلى 20 درناً، تبعاً لعدد المديرين، وكل ذلك يحافظ على الهيكل المادي.
لماذا مسائل التوجيه للاستشعار عن بعد
إن نظم الاستشعار عن بعد - أي سواتل مدارية، أو أجهزة استشعار عن بعد، أو محطات أرضية - تستخرج إشارات ضعيفة من خلفيات مشرقة، وتظهر الهوائيات الموجية الضوء على حد سواء ومصفوفة مكانية: فهي لا تضفي سوى الضوء على المنطقة المستهدفة وتستمع في المقام الأول إلى ذلك الاتجاه، مما يقلل بدرجة كبيرة من التدخل من مصادر الكشف عن الإنسان، والضوضاء الأرضي الضيق، والتفائل المتعددة.
إنتقائية المكان أيضاً تعود بالنفع على الاستشعار عن بعد، وتلسكوبات الراديو مثل Very Large Array (VLA) تستخدم أحياناً مواد يغيية ذات جودة ساتلية لإزالة الترددات، حيث يُبطل القرار العريض اللازم لرسم خرائط المصادر السماوية.
رسوم على أنائيات أخرى من كبار الشخصيات
وبالمقارنة مع الأطباق الشاذة، وهرمونات القرن، والصفوف المرحلية، يقدم الياغي توازنا مميزا من الخصائص التي تناسب الاستشعار عن بعد في الميدان:
- Cost and simplicity:] A multi-element Yagi for L-band (1-2 GHz) costs a fraction of a similar-gain plate and requires no precision surface machining. Total material cost for a 12-element design can be under $100.
- Portability and ruggedness:] Remoteens campaigns often operate in extreme environments-Arctic ice, volcanic slopes, or desert SAR sites. Yagis made from aluminum rods and UV-stabilized mounts withstand high winds, ice loading, and shock without misalig kgi.
- Narrow beamwidth:] A well —designed 8‐element Yagi at 915 MHz achieves about a 30° half-power beamwidth, comparable to a small plate but with far less wind load. This allows mounting on light weight masts or buoy towers.
- Feed simplicity:] Yagis present a balanced feed impedance close to 50 or 75 ohms, eliminating complex matching networks and reducing inclusionion loss before the low-noise amplifier (LNA) Many commercial models include an integrated balun for direct connection to coaxial cable.
- Low sidelobe levels:] When optimized, first sidelobes can be suppressed 15 -20 dB below the main lobe, critical for rejecting off-axis interference in spectrum-congested areas. This is especially important for urban weather radio networks where ground clutter from buildings must be minimized.
وهذه الصفائح تجعل من الياغي خيارا عمليا للمحطات الطويلة الأجل غير المأهولة حيث يصعب توفير الخدمات وتضيق ميزانيات الطاقة، فعلى سبيل المثال، يستخدم مركز البيانات الوطني التابع لمكتب اليانوا في الولايات المتحدة الأمريكية ، والشبكات الأوقيانوغرافية المماثلة، هو " ياغي هيتينا " على الطفافات الجوية لنقل بيانات الاستشعار عن طريق الشبكة العالمية أو شبكة أرغوس الساتلية المحدودة، مما يعزز الروابط القائمة على الترددات.
مقارنة مع الانفصال الشاذ والقرن والتصوير التدريجي
ويمكن أن تساعد هذه الآليات على مقارنة أدائها مع خيارات أخرى عالية الجودة تستخدم في الاستشعار عن بعد.
اعتبارات التصميم المتعلقة بالنشرات العلمية
ويتطلب اختيار أو تصميم " ياجي " للاستشعار عن بعد اهتماماً دقيقاً بالبيئة التشغيلية وأهداف القياس، فخلافاً لتطبيقات البث الإذاعي أو الإذاعي، كثيراً ما يتطلب جمع البيانات العلمية قدراً دقيقاً من السعة والاستقرار في المرحلة عبر نطاق محدد، وقليلاً من التخلف، والحصانة من المتطرفات البيئية التي تسبب انجرافاً في استخدام شبكة " فيو.
اختيار الترددات والبنديث
"معظم الهوائيات الخفية" "مُنذات "الياغي" يُعتبرون مُنقّدًا" "وهذا يُناسبُ أدواتَ العمل على نطاق "يُخصّصُ"
عدد المديرين وبووم لينغث
ويزيد عدد المستفيدين من هذه المحركات، ولكن مع انخفاض العائدات بعد نحو ١٠-١٢ عناصر بسبب ضعف الانقلابات الأمامية، ففي حالة وجود محطة أرضية ساتلية ذات مدار القطبي، لا يتجاوز عدد العناصر التي تجتازها ياغي )للاستقطاب الدائري( نحو ١٨ كيلوغراما من المكسب، بما يكفي لالتقاط وصلات ساتلية ذات رقم منخفض التحلل)٦(.
الاستقطاب: لاينار ضد العلمانية
ويستخدم العديد من نظم الاستشعار عن بعد الاستقطاب الدائري لمكافحة التناوب في الغلاف الأيوني والحد من الخسائر في التذبذب الاستقطاب، كما أن هناك صفائف من الياغيون - 2 أوتونال يغيونية تغذي 90 درجة من التصنيفات التدريجية، وهي تولد استقطابا دائريا يساريا أو يمينيا، ويزيد التعقيد الميكانيكي، ولكن تحسين موثوقية الربط كثيرا ما يبررها بالنسبة للاتصالات الساتلية.
اختيار المواد والتصنيف البيئي
وبالإضافة إلى ذلك، فإن عمليات النشر في المناطق الساحلية والقطب الشمالي تواجه تآكلاً في الملح وثلج ريحاً، إذ أن عناصر من الأنتينا مصنوعة من الطحين البحري البالغ 6061 موقعاً من طراز " اليافوس " ، مع وجود معدات صلبة من الصلب، وتمنع تحلل الطقس الذي قد يعطل نسبة التلقيح الأمامية إلى الغلاف الجوي، ولا سيما في بعثات كوبيسات، أو عناصر منصية مجهزة ذات مثبتة
تطبيق الاستشعار عن بعد
Weather Radar and Wind Profiling
وتستخدم هذه الرادارات في النطاقات ذات التردد العالي جدا والتردد العالي استخداما روتينيا لصفوف الياقية، التي كثيرا ما تكون في مجموعات متدرجة، لبث الشعاع إلكترونيا، حيث توفر فرادى الياغيز مكاسب أساسية، بينما تضفي المناورات على الشعاع دون أجزاء متحركة، وتقيس هذه النظم أجهزة الريح التروبوسفيرية عن طريق الكشف عن الطلقات العمودية من تقلبات الترددات ذات الترددات ذات الترددية الارتفاعية (S).
محطات أرضية ساتلية لرصد الأرض
(أ) مجموعة بيانات متطورة من نوع " يانو - 20 " ، و " ميتو " ، و " فانغيون - 3 " ، وهي بيانات ذات قدرة عالية على الاستبانة، و " بيانات " مستمدة من " ميغاهيدرو " ، وهي عبارة " موزعة على نطاق واسع " ، وهي عبارة " موزعة على نطاق واسع " ، وتحتوية على " ، وتحتوية على " ، وتحتوية على مركب " ، وتحتوية على مركب " ، وتحتوية على مركب " ، وتحتوية على مركب " على مركب " ، وترميني " ، وترميني " ، وتحتوية على مركب " ، وتحتوية على مركب " ، وتحتوية على مركب " ، وترميني، وترميني، وترميني " ، وتحتوية على مركب " ، وترميني " ، وترميني، وترميني، وترميني
بُعد الحياة البرية والرصد الإيكولوجي
ويربط أخصائيو الجبال أجهزة إرسال ذات ترددات عالية جدا (148-152 ميغاهيرتز) بالحيوانات من الموببليات إلى الحيتان الرطبة، ويضع الباحثون الذين يمسحون الياغي عبر المشهد حتى ذروة الإشارة، ويشترك هذا النهج الكلاسيكي للطوائف اللاسلكية في التوابع المغلقة للشبكة العالمية لتحديد المواقع، ولكن لا يزال اليانغي لا غنى عنه لدراسات الوزن الطويل الأجل ولإعادة إلى الغلاف الجوي.
الاستشعار عن بعد عن بعد في البحر والأوقيان
وكثيرا ما تنقل الطوافات الأوقيانوغرافية التي تقاس طول الموجات والملوحة وتيارات سطحية بيانات عن طريق نقل السواتل أو خط مباشر للبصر إلى محطات الشاطئ، ويمكن أن تؤدي نظم الإنقاذ في ياغي في مضيق الطوفان إلى زيادة ميزانية الربط، وتعوض عن الطاقة المحدودة من البطاريات ذات الدفع الشمسي، وتستخدم شبكات الرادار الوطني الياغي لوصلات العودة في غوتين، وتستخدم أشكالا مماثلة من الاكتشافات في أمواج.
علم الفلك والكوكب
وفي حين أن تلفيقات الأطباق تهيمن على علم الفلك الحديث، فإن الأنيميا الياقية لا تزال تجد أدوارا في صفائف منخفضة التردد التي تدرس الانفجارات الشمسية، والإشعاع الوميض، والأشعة الكونية، التي تبث على مدار الفجر، وكثيرا ما يستخدم علم الفلكيون الهوائية الياغيون متعدد العناصر ويصل إلى 20.1 مترا لرصد العواصف المشعة في جوبيتر.
Environmental Sensor Networks and IoT
كما أن شبكات الاستشعار المميتة التي ترصد رطوبة التربة أو مرحلة الأنهار أو حرائق البراري تحتاج إلى وصلات موثوقة للخلف البعيد المدى، كما أن هناك مجموعة من الصواريخ التي تتجه نحو مجموعة أجهزة الاستشعار أو ممر للصيد، يمكن أن توسّع نطاق بروتوكولات لورا أو غيرها من مواقع الإنذار ذات النطاق المنخفض، خارج الحدود القصوى للكشف عن حرائق الغابات في منطقة البحر الأبيض المتوسط،
دمج مع إذاعة البرمجيات المكتشفة
وقد أدى نمو تكنولوجيا السحب السريع إلى تحول في عدد من محطات الاستشعار عن بعد التي تستخدمها شبكة " ياغي " ، حيث يمكن أن يُجمع بين التتبع السريع لصور السحب من الساتل " ياغي " ، وبين التتبع المتطور لصور الاصطناعي، وبين الاصدار الاصطناعي " ، وبين البرمجيات ذات النوعية الرقمية، كما أنهما يُحدِّدان من أشكال السحب المتعددة.
التحديات والحدود
وعلى الرغم من قوتهم، فإن الهوائيات الياقية ليست حلا عالميا، كما أن نطاقات طولها المادي غير متواترة، مما يجعل من التداخل الحاد بين اليانغي البالغ ٣٠ ميغاهيجي غير عملي في مجال النشر المتنقل - أي أن وجود هيكل ميكانيكي ذي سعة ٥ ميغاهيرتز يتطلب ازدهارا أطول من ٥ مترات، كما أن نطاق الترددات الضيقة يمكن أن يكون معاقا في أجهزة الاستشعار المتعددة الأطياف التي تتسع أكثر من نسبة قليلة من الترددات.
الابتكارات الناشئة والاتجاهات المستقبلية
ويمكن أن تخفض عناصر الياغية المتطورة التي تُجرى في المستقبل إلى أدنى حد ممكن العناصر التي تُستخدم في عمليات الفرز المتطورة في منطقة اليوتا حيث تُستخدم في عمليات السطو على المدار الثابت في منطقة اليوتا، حيث يُمكن أن يُستخدم جهاز التتبع المُعدّل للسواتل المُتَعَرَقَّد في هذا المجال (العمل المُعَدَّدَّد) الذي يُضَلَّلَّلَدَّدُ.
إرشادات عملية لتنفيذ نظام ياغي - الأساسي
وفي النهاية، فإن التخطيط لنشر الاستشعار عن بعد بواسطة هوائي من طراز ياغي، يبدأ بميزانية واضحة للوصل، ويحدّد المكسب المطلوب، ويُعدّ جهاز الإرسال المتاح، ورقم الضوضاء الذي يُستقَدَّم من موقع ياغي، ويُستخدم فيه ما يكفي من المديرين لإغلاق الحلقة تحت ظروف الغلاف الجوي الضيق، ويُتفادى فيه الإفراط في قياس النسيج بحيث يصبح التواؤ حرجاً ومُر في الهواء.
خاتمة
إن منطقة الياقوت الجنوبية تجسد مبدأً واضحاً من مبادئ اليافوغرافية التي استمرت لقرابة قرن: تشكيل موجات إذاعية ذات عناصر طفيلية فضائية بعناية لتحقيق الربح، والتوجيه، ورفض التدخل، وفي الاستشعار عن بعد، فإن هذه الخصائص تترجم إلى مشهد أنظف، وعلامات ساتلية أكثر موثوقية، والقدرة على تحديد حيوان متطور من حيث الكميات من حيث التكلفة،