حول هوائي ثنائي القطب مطوي / هوائي

يستخدم الهوائي الأساسي ثنائي القطب أو الهوائي على نطاق واسع في شكله الأساسي. ومع ذلك ، في ظل عدد من الظروف ، يوفر تعديل لهذا يشار إليه باسم هوائي ثنائي القطب المطوي عددًا من المزايا.

يتم استخدام الهوائي ثنائي القطب المطوي أو هوائي ثنائي القطب المطوي على نطاق واسع ، ليس فقط من تلقاء نفسه ، ولكن أيضًا كعنصر مدفوع في الهوائيات الأخرى مثل هوائي Yagi وأنواع مختلفة من الهوائيات.

أساسيات هوائي ثنائي القطب مطوي

يتكون الهوائي المطوي ثنائي القطب من ثنائي القطب الأساسي ، ولكن مع موصل إضافي يربط الطرفين معًا. هذا يجعل "حلقة" من السلك عبارة عن دائرة كهربائية قصيرة للتيار المستمر. عندما يبدو أن الأطراف مطوية للخلف ، يسمى الهوائي هوائي ثنائي القطب مطوي.

الشكل الأساسي للهوائي ثنائي القطب مطوي موضح أدناه. مثل الهوائي ثنائي القطب الأساسي ، يعتبر الهوائي ثنائي القطب المطوي هوائيًا متوازنًا ، ويحتاج إلى التغذية بوحدة تغذية متوازنة. يمكن استخدام المغذيات غير المتوازنة بشرط استخدام balun (غير متوازن إلى محول متوازن).

غالبًا ما يتم صنع الجزء الإضافي من الهوائي ثنائي القطب المطوي باستخدام سلك أو قضيب من نفس القطر مثل القسم ثنائي القطب الأساسي. لكن هذا ليس هو الحال دائما.

كما أن الأسلاك أو القضبان تكون متباعدة بشكل نموذجي على طول العناصر المتوازية. ويمكن تحقيق ذلك بعدة طرق. غالبًا ما تكون صلابة العناصر كافية للهوائيات VHF أو UHF ، ولكن عند الترددات المنخفضة قد يلزم استخدام المباعدات. لإبقاء الأسلاك منفصلة. من الواضح أنه إذا لم يتم عزلهم فمن الضروري منعهم من البيع على المكشوف. في بعض الحالات يمكن استخدام وحدة التغذية المسطحة.

أحد الأسباب الرئيسية لاستخدام هوائي ثنائي القطب مطوي هو الزيادة في مقاومة التغذية التي يوفرها. إذا كانت الموصلات في ثنائي القطب الرئيسي والموصل الثاني أو "الطي" لها نفس القطر ، فقد وجد أن هناك زيادة بمقدار أربعة أضعاف (أي اثنين تربيع) في مقاومة التغذية. في المساحة الخالية ، يؤدي هذا إلى زيادة مقاومة التغذية من 73 ْ إلى حوالي 300 ْ أوم. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي هوائي الترددات اللاسلكية على نطاق ترددي أوسع.

مطوية نظرية زيادة مقاومة ثنائي القطب
من الممكن أن نفهم سبب وجود زيادة أربعة أضعاف في الممانعة للهوائي ثنائي القطب المطوي.

في هوائي قياسي ثنائي القطب ، تكون التيارات المتدفقة على طول الموصلات في طور ونتيجة لذلك لا يوجد إلغاء للحقول ونتيجة لذلك يحدث إشعاع أو إشارة.

عند إضافة الموصل الثاني لعمل هوائي ثنائي القطب مطوي ، يمكن اعتبار ذلك امتدادًا للثنائي القطب القياسي مع طي الأطراف للخلف لتلتقي ببعضها البعض. نتيجة لذلك ، تتدفق التيارات في القسم الجديد في نفس الاتجاه مثل التيارات الموجودة في ثنائي القطب الأصلي. وبالتالي ، فإن التيارات على طول كل من الموجات النصفية تكون في طور ، وسوف يشع الهوائي بنفس مخططات الإشعاع وما إلى ذلك مثل ثنائي القطب نصف الموجي البسيط.

يمكن استنتاج زيادة الممانعة من حقيقة أن الطاقة الموردة إلى هوائي ثنائي القطب مطوي يتم تقاسمها بالتساوي بين القسمين اللذين يشكلان الهوائي. هذا يعني أنه بالمقارنة مع ثنائي القطب القياسي ، يتم تقليل التيار في كل موصل إلى النصف. عند تطبيق نفس القوة ، يجب رفع الممانعة بمعامل أربعة للاحتفاظ بالتوازن في المعادلة Watts = I2 x R.

تأثير خط نقل ثنائي القطب مطوي
يحتوي العنصر المطوي للهوائي ثنائي القطب المطوي على تأثير خط نقل مرفق به. يمكن ملاحظة أن مقاومة ثنائي القطب تظهر بالتوازي مع ممانعة أقسام خط النقل المختصرة ، على الرغم من أن الحجج الخاصة بالمقاومة المذكورة أعلاه لا تزال صحيحة - إنها مجرد طريقة أخرى للنظر إلى نفس المشكلة.

يمكن أن يساعد هذا في شرح بعض الخصائص الأخرى للهوائي.

يتأثر الطول بهذا التأثير. عادةً ما يتأثر الطول الموجي للموجة الواقفة في وحدة التغذية بعامل السرعة. إذا تم استخدام الهواء ، فسيبلغ ذلك حوالي 95٪ من قيمة المساحة الحرة. ومع ذلك ، إذا تم استخدام وحدة تغذية مسطحة ذات عامل سرعة أقل ، فسيكون لهذا تأثير تقصير الطول المطلوب.

ينتج عن تأثير وحدة التغذية أيضًا أن هوائي ثنائي القطب مطوي له استجابة أكثر انبساطًا ، أي عرض نطاق أوسع من ثنائي القطب غير المطوي.

يحدث ذلك لأنه عند تردد بعيدًا عن الرنين ، يكون مفاعلة ثنائي القطب من الشكل المعاكس لتلك الخاصة بخط النقل المصنف ونتيجة لذلك يكون هناك بعض إلغاء المفاعلة عند نقطة تغذية الهوائي.

مزايا ثنائية القطب مطوية
هناك ميزتان رئيسيتان لاستخدام هوائي ثنائي القطب مطوي فوق ثنائي القطب القياسي:

زيادة في مقاومة:  عندما تكون هناك حاجة لاستخدام مغذيات مقاومة أعلى ، أو عندما يتم تقليل مقاومة ثنائي القطب بواسطة عوامل مثل العناصر الطفيلية ، فإن ثنائي القطب المطوي يوفر زيادة كبيرة في مستوى المعاوقة التي تمكن الهوائي من المطابقة بسهولة أكبر مع وحدة التغذية المتاحة.

عرض النطاق الترددي العريض:  يحتوي الهوائي ثنائي القطب المطوي على استجابة ترددية أكثر انبساطًا - وهذا يمكّنه من استخدامه على نطاق ترددي أوسع مع العديد من عمليات الإرسال التي تستخدم مجموعة متنوعة من القنوات المختلفة القابلة للاختيار ، مثل راديو التلفزيون والبث ، وهناك حاجة إلى هوائي واسع النطاق. لا يوفر الهوائي القياسي ثنائي القطب دائمًا النطاق الترددي المطلوب ، كما أن عرض النطاق الترددي الإضافي للثنائي القطب المطوي يلبي المتطلبات.

موصل غير متكافئ ثنائيات الأقطاب مطوية

في كثير من الحالات ، قد يكون من الضروري تنفيذ نسب المعاوقة إلى النسبة القياسية 4: 1 التي تعتبر طبيعية بالنسبة لهوائي مطوي ثنائي القطب. ببساطة عن طريق تغيير القطر الفعال للموصلين: أعلى وأسفل ، يمكن الحصول على نسب مختلفة.

من الممكن تحديد نسبة تصعيد المقاومة باستخدام الصيغة أدناه:

 
أين:
    d1 هو قطر الموصل لذراع تغذية ثنائي القطب
    d2 هو قطر الموصل للذراع غير المغذي لثنائي القطب
    S هي المسافة بين الموصلات
    r هي نسبة التصعيد

يجب أن نتذكر أن هناك تأثير تقصير مرتبط باستخدام الموصلات السميكة على عكس السلك العادي وسيكون لهذا تأثير على طول ثنائي القطب المطوي.

ثنائيات أقطاب مطوية متعددة الموصلات
على الرغم من أن مفهوم الهوائي ثنائي القطب المطوي غالبًا ما ينطوي على استخدام موصل إضافي واحد ، يمكن توسيع المفهوم أكثر بإضافة موصلات إضافية. هذا له تأثير في زيادة الممانعة الإجمالية بشكل أكبر وزيادة توسيع النطاق الترددي.

 
على سبيل المثال لثنائي أقطاب مطوي بثلاثة أسلاك ، مع كل الأسلاك أو الموصلات التي لها نفس القطر ، تزداد الممانعة بمعامل ثلاثة ، أي 9. وهذا يعني أن القيمة الاسمية لثنائي أقطاب مطوي بثلاثة موصلات هي 9 مرات 73 درجة أو 600 درجة تقريبًا

تطبيقات ثنائية القطب مطوية
هناك العديد من الطرق التي يمكن من خلالها استخدام ثنائيات الأقطاب المطوية. وجدوا استخدامات في العديد من التطبيقات:

بمفردهم:   تُستخدم الهوائيات ثنائية القطب المطوية أحيانًا بمفردها ، ولكن يجب تغذيتها بوحدة تغذية عالية المقاومة ، عادةً 300 أوم. يمكن أن يكون هذا بمفرده مفيدًا جدًا في بعض التطبيقات حيث يمكن استخدام مغذيات متوازنة.

كجزء من هوائي آخر:   ومع ذلك ، تجد ثنائيات الأقطاب المطوية المزيد من الاستخدامات عندما يتم دمج ثنائي القطب في تصميم هوائي آخر للترددات اللاسلكية مع عناصر أخرى قريبة. تكمن المشكلة في أن دمج ثنائي القطب في هوائي مثل Yagi حيث تقترن العناصر بشكل وثيق يقلل من مقاومة التغذية. إذا تم استخدام ثنائي القطب بسيط ، فيمكن بسهولة تجربة مستويات مقاومة التغذية التي تقل عن 20 Ω أو أقل.

يتيح استخدام ثنائي القطب المطوي زيادة المقاومة بمعامل أربعة أو ما هو مطلوب من خلال وجود أسلاك متعددة في ثنائي القطب المطوي.

زيادة عرض النطاق الترددي:   في بعض الأحيان يمكن استخدام ثنائيات الأقطاب المطوية فقط لإعطاء عرض نطاق أكبر. عند استخدامها لزيادة عرض النطاق الترددي ، يمكن استخدام ثنائيات الأقطاب المطوية بمفردها أو داخل نظام هوائي آخر.
نظرًا لعدد الطرق التي يمكن بها استخدام ثنائيات الأقطاب المطوية ، فهي أكثر شيوعًا مما كان متوقعًا في البداية.

اترك رسالة 

قائمة الرسالة