أنواع الهوائيات

تُقدّم هذه المقالة قائمةً بملخصاتٍ موجزةٍ لأنواعٍ مختلفةٍ من الهوائيات المستخدمة في أنظمة استقبال أو إرسال الإشارات اللاسلكية . تُصنّف الهوائيات عادةً إلى فئاتٍ بناءً على طريقة عملها الكهربائية؛ وتتبع التصنيفات والتصنيفات الفرعية الواردة أدناه تلك المستخدمة في معظم كتب هندسة الهوائيات . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^(ص4)

تصنيف الهوائيات وتنظيم أقسام المقالة

يُقدّم هذا القسم نظرة عامة تُدرج الأقسام والفروع التالية في هذه المقالة، بالترتيب الذي تظهر به. تتكامل كل مجموعة من الهوائيات معًا بناءً على مبدأ تشغيل كهربائي شائع الاستخدام: هناك جانب واحد على الأقل تشترك فيه جميع مجموعات الهوائيات في العمل بنفس الطريقة. تُوجز القائمة أدناه أجزاء هذه المقالة؛ وتؤدي الروابط المكتوبة بخط غامق في هذا الفرع إلى أقسام وفروع المقالة الأخرى، حيث يُقدّم كل منها وصفًا موجزًا. بدورها، تقود الروابط الموجودة داخل هذه الملخصات إلى مقالات ويكيبيديا ذات الصلة بالهوائيات.

تُصنَّف الهوائيات المذكورة في مجموعات بناءً على مبدأ أو مبادئ تشغيل كهربائية مشتركة، بحيث تُدرج تصاميم الهوائيات التي تستخدم مبادئ وظيفية متشابهة متقاربة. الترتيب المستخدم ليس موضوعيًا ولا عالميًا، ولكنه يتوافق مع التنظيم الذي يستخدمه العديد من المؤلفين. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^(ص4) يمكن تصنيف الهوائيات بطرق متنوعة، ويُنظِّم الكتّاب المختلفون جوانب الهوائيات المختلفة بأولويات متباينة، اعتمادًا على ما إذا كان نصهم يركز بشكل أساسي على نطاقات تردد محددة؛ أو حجم الهوائي، وبنيته، وجدوى وضعه؛ أو شرح مبادئ نظرية وهندسة الراديو التي تُشكِّل أساس تصميم الهوائي وتُوجِّهه وتُقيِّده. علاوة على ذلك، تُصنع أنواع مختلفة من الهوائيات بخصائص مُحسَّنة خصيصًا لاستخدامات معينة، ويُعدّ التصميم الكهربائي للهوائيات وسيلة لتجميعها.

في أغلب الأحيان، يكون أكبر قيد تصميمي هو حجم ( طول الموجة ^{[ a ]} ) الموجات الراديوية التي من المفترض أن يعترضها الهوائي أو يبثها.
ثمة تأثير ثانٍ منافس يتمثل في معايير التحسين إما للاستقبال أو للإرسال؛ والتمييز له اختلافات عملية بالنسبة للموجات القصيرة المتوسطة وجميع الأطوال الموجية الأطول (نطاقات الموجات المتوسطة والطويلة بأكملها ).
أما المعيار الثالث المنافس فهو عدد وعرض نطاق الترددات التي يعترضها أو يبثها هوائي واحد.
يتمثل الهدف التصميمي الرابع في جعل الهوائي موجهًا: أي إسقاط الموجات الراديوية باتجاه أو اعتراض الموجات الراديوية من اتجاه واحد فقط بشكل حصري قدر الإمكان.

هوائيات بسيطة

توجد ثلاثة أنواع من "الهوائيات البسيطة" : ثنائيات الأقطاب ، وأحاديات الأقطاب ، والحلقات . تُستخدم هذه الأنواع الثلاثة عادةً (ولكن ليس بالضرورة) للإرسال على الترددات التي يحدث عندها رنين ذاتي ، ^[^ب^] ومع ذلك، غالبًا ما يكون الرنين غير حاسم للاستقبال، وعادةً ما يكون مجرد ميزة وليس ضرورة للإرسال. تُستخدم الهوائيات "البسيطة" أيضًا كعناصر أساسية لأنواع الهوائيات الأكثر تعقيدًا، مثل الهوائيات المركبة ، والتي تُشبه تجميع مجموعة من العدسات البصرية البسيطة لتكوين عدسة مركبة واحدة . تُقسم الهوائيات البسيطة عادةً إلى فئات فرعية

الهوائيات الخطية ^{[ ج ]} ("الهوائيات الكهربائية"): تُسمى الهوائيات "السلكية" أو "الخطية" في حالات نادرة "الهوائيات الكهربائية" ، لأنها تقترن حصريًا بالجزء الكهربائي من الموجات الكهرومغناطيسية التي تُصدرها وتمتصها. ^[^ج^]

ثنائي القطب: هوائيات ثنائية الأذرع، مثل " أذني الأرنب ". لتحقيق الرنين، يكون طول كل ذراع أقل بقليل من ربع طول الموجة من القاعدة إلى النهاية، مما يجعل طول الهوائي بأكمله تقريبًا نصف طول الموجة من البداية إلى النهاية.
أحادي القطب: هوائيات أحادية الذراع، مثل هوائي "تلسكوبي" واحد. عند أدنى تردد رنين، يكون طول هذا الذراع أقل بقليل من ربع موجة.

غالبًا ما تُصنع الهوائيات ثنائية القطب وأحادية القطب بحجم كبير بما يكفي لتحقيق الرنين الذاتي؛ وعادةً ما يكون طول كل ذراع ربع موجة . مع ذلك، تُصنع بعض أنواع الهوائيات الخطية خصيصًا بحجم صغير جدًا بحيث لا يحدث رنين - مثل هوائيات السوط القصيرة ، وهوائيات الأسلاك العشوائية غير المخطط لها .

هوائيات حلقية (هوائيات مغناطيسية) ^{[ د ]}

الهوائيات الحلقية هي هوائيات حلقية الشكل مصنوعة من أجزاء من الأسلاك أو الأنابيب المعدنية المنحنية على شكل دائرة أو مضلع - أي شكل ثنائي الأبعاد منتظم أو غير منتظم ينغلق على نفسه، مع تفضيل الأشكال ذات المساحة المغلقة الأكبر. في حالات نادرة، تُسمى جميع الهوائيات الحلقية عمومًا "هوائيات مغناطيسية" ، ^{[ د ]} لأنها تتفاعل حصريًا مع الجزء المغناطيسي من الموجات الراديوية التي تمر عبرها، على عكس الهوائيات الخطية (المذكورة أعلاه) التي تُعتبر "كهربائية".

حلقات كبيرة: الحلقات "الكبيرة" هي هوائيات حلقية يزيد محيطها قليلاً عن طول موجة كاملة عند تردد التصميم الخاص بها؛ وهي رنانة بشكل طبيعي على جميع الترددات التي هي مضاعفات عددية صحيحة لتردد التصميم هذا.
هوائيات هالو: "الهالات" هي حلقات بها فجوة صغيرة مقطوعة فيها، والتي ترن بشكل طبيعي عند التردد الذي يكون فيه طول محيطها نصف طول الموجة .
حلقات صغيرة: الهوائيات الحلقية "الصغيرة" هي حلقات من الأسلاك أو الأنابيب المعدنية مصممة للاستخدام كهوائيات عند الترددات التي يكون محيطها أصغر من نصف موجة؛ فهي لا ترن بشكل طبيعي على أي تردد يتم استخدامها عليه، ويجب أن يتم رنينها بشكل مصطنع، عادةً عن طريق توصيل مكثف عبر نقطة التغذية الخاصة بها.

هوائيات مركبة

تُصنع الهوائيات المركبة بدمج هوائي واحد أو أكثر من الهوائيات البسيطة، إما مع هوائيات بسيطة أخرى أو مع سطح عاكس معدني/موصل يُشكل على هيئة شاشة أو ستارة معدنية أو طبق منحني . عادةً ما يكون أحد الهوائيات المكونة فقط هو الذي يرن عند تردد التصميم، وفي هذه الحالة، يتصل خط التغذية فقط بالهوائي الرنان.

هوائيات مركبة عريضة النطاق: يمكن تصميم الهوائيات لتكون "عريضة النطاق" أو "واسعة النطاق" بعدة طرق مختلفة. ولعلّ أبسط الطرق وأكثرها شيوعًا لتحقيق ذلك هي دمج هوائيين أو أكثر، موصولين بنقطة تغذية مشتركة واحدة، بحيث يستقبل كل مكون على حدة طاقة الإرسال على مجموعة مختلفة من الترددات. وبذلك، يعمل الهوائي المدمج بكفاءة مقبولة على ضعف عدد الترددات التي يعمل عليها الهوائي البسيط على الأقل.
هوائيات المصفوفة: تتكون هوائيات المصفوفة من مجموعات من عدة هوائيات بسيطة تعمل كهوائي واحد؛ ومعظم الهوائيات المدمجة ذات التوجيه العالي / " الكسب العالي " / هوائيات الحزمة هي نوع من هوائيات المصفوفة.
هوائيات الفتحة: تتكون هوائيات الفتحة من سطح عاكس خارجي محيطي بعرض عدة أطوال موجية ، ويعمل شكله على تركيز الموجات التي تصطدم بالسطح على هوائي داخلي صغير وبسيط؛ ويمكن أن يكون الهوائي الداخلي رنانًا أو غير رنان ومن أي نوع.

الأنواع الفرعية المتعددة للمركبات - الهوائيات ذات النطاق العريض ، والمصفوفة ، والفتحة - ليست مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بشكل خاص، وغالبًا ما يتم إدراجها بشكل منفصل كأنواع متميزة وغير مرتبطة.

هوائيات الموجة المتنقلة: $تُصنع هوائيات الموجة المتنقلة من أسلاك طويلة، ليست مرتفعة عن سطح الأرض ،$ وموجهة في اتجاه الإشارات المطلوبة. كما تُستخدم أحيانًا أزواج متعرجة (ʍw) من الأسلاك المتباعدة والمتقاربة بالتناوب، بحيث يكون خطها المركزي موجهًا نحو اتجاه الاستقبال المطلوب. تتميز هوائيات الموجة المتنقلة بكونها من الأنواع القليلة من الهوائيات التي لا تُظهر رنينًا ذاتيًا عادةً $:$ تنتقل الموجات الكهربائية الناتجة عن الموجات الراديوية المستقبلة عبر سلك الهوائي في اتجاه انتقال إشارات الترددات الراديوية الواصلة . يتم تجميع الموجات الكهربائية المتجهة نحو نقطة التغذية فقط، بينما تُؤرض الموجات المبتعدة عنها عبر مقاومة طرفية في نهاية السلك المقابلة لنقطة التغذية. تجعل هذه المقاومة الطرفية الهوائي يستقبل في اتجاه واحد فقط؛ وهي في وظيفتها تُحقق أهدافًا مشابهة لهوائي الفتحة ، لكن هوائيات الموجة المتنقلة أبسط بكثير، وبالتالي أسهل في التصنيع. ولزيادة توجيهها، تُصنع بطول عدة أطوال موجية، مما يجعلها غير قابلة للتوجيه. إن الامتصاص في المقاومة النهائية يجعلها مشعات غير فعالة، ولكنها لا تزال تستخدم أحيانًا للإرسال لأنها تعمل على أي تردد.

هوائيات "أخرى": بعض الهوائيات لا تندرج بسهولة ضمن التصنيفات المذكورة هنا، لذا فإن القسم الأخير من هذه المقالة، المخصص للهوائيات الحقيقية ، يُصنّف ضمن فئة "كل شيء آخر" لبعض الهوائيات التي لا تُعدّ بوضوح من بين أنواع الهوائيات المذكورة هنا. على سبيل المثال، هوائيات الأسلاك العشوائية ، والهوائيات التي تُوضع على الأرض بدلاً من رفعها عالياً في الهواء، كما هو الحال مع الهوائيات العادية.

هوائي متساوي الإشعاع: يتناول القسم الأخير نوعًا فريدًا من الهوائيات "الوهمية"، يُسمى الهوائي متساوي الإشعاع أو المشع متساوي الإشعاع . وهو نموذج افتراضي يُستخدم كـ"أسوأ حالة ممكنة" تُقارن بها توجيهية الهوائيات الحقيقية.

متجانس تقريبًا: على الرغم من أنه لا يمكن لأي هوائي حقيقي أن يكون متساوي الخواص تمامًا ، إلا أن بعض الهوائيات مصممة لتكون أقرب ما يمكن إلى متساوية الخواص، وذلك لاستخدامها كهوائيات احتياطية في حالات الطوارئ ولاختبار أداء الهوائيات الأخرى: نظرًا لأن قوة الإشارة المستقبلة والمرسلة لهوائي متساوي الخواص (تقريبًا) تكون متماثلة في (تقريبًا) كل اتجاه، فإن قوة الإشارة المستقبلة والمرسلة تكون (تقريبًا) متماثلة بغض النظر عما إذا كانت موجهة بعناية أم لا.

هوائيات بسيطة

تتألف فئة الهوائيات البسيطة من هوائيات ثنائية القطب ، وهوائيات أحادية القطب ، وهوائيات حلقية . ويمكن صنع جميعها تقريبًا باستخدام قطعة واحدة من السلك (مع تجاهل أي قطع في السلك لتوصيل خط التغذية).

تُسمى الهوائيات ثنائية القطب وأحادية القطب بالهوائيات الخطية (أو هوائيات الأسلاك المستقيمة ) لأن أجزاءها المشعة تقع على خط مستقيم واحد، مع تجاهل أي انحناءات عند الأطراف البعيدة. وفي حالات نادرة، تُسمى بالهوائيات الكهربائية لأنها تتعامل مع الجزء الكهربائي من إشعاع الترددات الراديوية، على عكس الهوائيات الحلقية التي تكون مغناطيسية .

إن مصطلح "خطي" المستخدم لوصف الشكل النموذجي لهذه الهوائيات ليس معيارًا صارمًا لهذه الفئة: يمكن ثني الأجزاء الطرفية لما يسمى بالهوائي "الخطي" البعيدة عن مركزه بعيدًا عن الخط المستقيم دون أي عواقب كهربائية ملحوظة تقريبًا؛ ويُعد الترهل أمرًا شائعًا ومقبولًا بشكل مريح في الهوائيات "المستقيمة" اسميًا؛ وأخيرًا، في بعض أنواع ثنائيات الأقطاب "الخطية"، يمكن ثني الذراعين أو "القطبين" على شكل حرف "V"، على الرغم من أن كل منهما على حدة قد يكون خطًا مستقيمًا في الغالب.

ثنائيات الأقطاب

نوع ثنائي القطب "آذان الأرنب" لاستقبال البث التلفزيوني VHF
هوائي دوار ثنائي العناصر لاستقبال بيانات الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية (يتميز باستقطاب دائري) بتردد 137 ميجاهرتز
هوائي ثنائي المخروط (ثنائي القطب) مثبت عموديًا
هوائي "فراشة" مصنوع يدويًا لإشارات التلفزيون، وهو هوائي ثنائي المخروط مسطح ^{[ 5 ]}

يتكون ثنائي القطب من موصلين، عادةً ما يكونان قضيبين معدنيين أو سلكين، مرتبين بشكل متناظر من طرف إلى طرف، مع توصيل أحد طرفي خط التغذية المتوازن من جهاز الإرسال أو الاستقبال بكل منهما، وعادةً ما يكونان مرتفعين قدر الإمكان عن سطح الأرض. ^{[ 3 ]}^{[ هـ ]} تختلف بعض أنواع ثنائيات القطب فقط في وجود نقاط تغذية غير مركزية أو نقاط تغذية عند أطرافها، بينما تختلف أنواع أخرى في محاذاة أو شكل أذرع ثنائي القطب. ^{[ 7 ]} على الرغم من أن ثنائيات القطب تُستخدم بمفردها كهوائيات متعددة الاتجاهات ، إلا أنها تُعد أيضًا لبنة أساسية للعديد من الهوائيات الاتجاهية الأكثر تعقيدًا. يمكن تركيب جميع أنواع ثنائيات القطب رأسيًا أو أفقيًا، ويحدد الاتجاه المُختار اتجاهات الاستقبال/الإرسال ^{[ و ]} وقطبية الموجة .

ثنائي القطب بنصف موجة: يتكون النوع الأكثر شيوعًا من ثنائي القطب من عنصرين رنينيين، يبلغ طول كل منهما أقل بقليل من ربع الطول الموجي، وبالتالي يبلغ الطول الإجمالي حوالي نصف طول موجي. يشع هذا الهوائي بأقصى قدر في الاتجاهات العمودية على محور الهوائي، مما يمنحه كسبًا توجيهيًا صغيرًا يبلغ 2.15 ديسيبل . ^[^g^] ما لم يُنص على خلاف ذلك، تُغذى ثنائيات الأقطاب من نقطة مركزها، على بُعد ربع طول موجي من أي من طرفيها عند أدنى تردد تصميمي، وبدون تعويض اصطناعي ، لا يمكن استخدامها إلا عند مضاعفات فردية لأدنى تردد تصميمي لها. ^[^h^]

صدرة ضيقة: يُستخدم مصطلح " ثنائي القطب " أحيانًا بين هواة الراديو للإشارة إلى هوائي ثنائي القطب يُستخدم على تردد أقل من أدنى تردد رنين ذاتي للهوائي. ليس من الضروري أن يكون الهوائي رنانًا لضمان جودة الإرسال، بل يُفضّل الرنين لتسهيل تزويده بالطاقة؛ وقد يُتيح استخدام مُطابقة الترددات إمكانية تزويد الهوائي بالطاقة على تردداته غير الرنانة. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}^{[ 7 ]} تُصمّم بعض هوائيات "ثنائي القطب" بعناية لتجنب الرنين ، وخاصةً " الرنين المضاد " ، لتسهيل مطابقة المعاوقة لترددات متعددة. (لا يُستخدم مصطلح "ثنائي القطب" بشكل دقيق؛ إذ يستخدمه الكثيرون كمرادف لمصطلح "ثنائي القطب". ^{[ 7 ]} )

ثنائي القطب المطوي: ^{يتكون الهوائي}^ثنائي^القطب المطوي النموذجي من قطبين نصف موجيين مثبتين بشكل متوازٍ، يفصل بينهما بضعة بوصات، مع توصيل طرفيهما البعيدين. يُغذى أحد القطبين فقط، بينما يتصل القطب الثاني مباشرةً عبر المركز حيث توجد نقطة التغذية المعتادة للأول. غالبًا ما يُوصف الإصدار ثنائي الأسلاك بأنه " هوائي حلقة مضغوطة "، نظرًا لأن الطول الإجمالي للسلك يساوي طول موجة واحدة، وكفاءة / مقاومة نقطة التغذية للهوائي ثنائي القطب المطوي عالية جدًا: أربعة أضعاف كفاءة الهوائي ثنائي القطب المفرد، وهو ما يُشابه الكفاءة العالية للحلقات الكبيرة. يمكن إضافة أي عدد من الأسلاك المتوازية المماثلة، مع زيادة الكفاءة بمربع عدد الأسلاك المتوازية؛ وبالتالي، فإن الهوائي ثنائي القطب المطوي ثلاثي الأسلاك ستكون مقاومته أكبر بتسعة أضعاف.

هوائي على شكل حرف "V": عندما يكون ذراعا ثنائي القطب مستقيمين بشكل فردي، لكنهما منحنيان باتجاه بعضهما البعض على شكل حرف "V"، بزاوية أقل بشكل ملحوظ من 180 درجة، يُطلق على ثنائي القطب اسم هوائي على شكل حرف "V" . عندما تكون نهايات أذرع ثنائي القطب على مستوى نقطة التفرع تقريبًا، يُطلق عليه اسم حرف V مسطحأو حرف "V" أفقيعندما تكون أطراف الهوائي أقرب بكثير إلى الأرض من نقطة تفرعه المركزية، يُطلق عليه اسم هوائي حرف V مقلوب( Λ ). يحظى الهوائي ذو الشكل V المقلوب بشعبية واسعة لأنه يوفر بعضًا من الأداء الكهربائي الجيد للهوائي ثنائي القطب، ولكنه لا يتطلب سوى نقطة تثبيت واحدة عالية، بينما يتطلب الهوائي ثنائي القطب العادي نقطتين على الأقل، وغالبًا ثلاث نقاط. وبسبب مزيج من الإشعاع المباشر والإشعاع المنعكس من الأرض ، يميل الهوائي ذو الشكل V المقلوب إلى أن يكون متعدد الاتجاهات في الغالب ، ولكنه قد يميل قليلاً، اعتمادًا على زاوية المركز، إلى الاتجاه على طول الخط المتوسط بين ذراعي الهوائي. ^{[ 9 ]}^{[ 7 ]}^{[ j ]}

سلوبير

الهوائي المائل أو ثنائي القطب المائل هو سلك نصف موجة مائل لأسفل من نقطة تثبيت مرتفعة واحدة. يُغذى عادةً من مركزه بكابل تغذية مائل بزاوية معاكسة عمودية على سلك الهوائي المائل، باتجاه عمود صغير أو مرساة أرضية قرب قاعدة الصاري. ^{[ k ]} يُثبت الطرف البعيد للهوائي المائل بعمود قصير أو يُربط بسلك معزول إلى مرساة أرضية. وهو شائع لأنه لا يتطلب سوى صاري واحد، ومع نظام تأريض جيد أسفله، يوفر نمطًا شبه شامل الاتجاهات. ^{[ 2 ]}^{[ 7 ]}

يُطلق على ثنائي القطب المائل أحيانًا اسم ثنائي القطب المائل نصف الموجة ، وهو اسم وصفي دقيق، ولكن لسوء الحظ يسهل الخلط بينه وبين ثنائي المائل النصفي : وهو أحد أسماء نسخة أحادي القطب نصف الحجم من ثنائي القطب المائل، والذي يبلغ طوله 1/2 × = ربع موجة فقط . ^[¹⁰^]

هوائي ويندوم الحديث: يُطلق عليه رسميًا اسم ثنائي القطب غير المركزي التغذية . ^{[ ل ]} يُعد هوائي "ويندوم" الحديث ثنائي قطب يُغذى على بُعد ثلث المسافة تقريبًا من أحد طرفيه، ولكنه يُنصب كأي ثنائي قطب عادي، بما في ذلك معظم أنواع ثنائيات الأقطاب (مثل ثنائيات الأقطاب على شكل حرف "V" المقلوب وثنائيات الأقطاب المائلة). يتميز موقع التغذية غير المركزي المُختار بعناية بمقاومة عالية نسبيًا ، ولكنه يُظهر، لحسن الحظ، نفس المقاومة العالية تقريبًا على معظم توافقياته. ^{[ م ]} يحظى هوائي ويندوم بشعبية كبيرة لأنه يتمتع بجميع مزايا ثنائي القطب العادي، ولكنه يعمل بكفاءة على ما يقرب من ضعف عدد ترددات الموجات القصيرة التي يعمل عليها ثنائي قطب مركزي التغذية بنفس الحجم. ثمن ترددات التشغيل الإضافية هو الحاجة إلى مطابقة مقاومة تغذية أعلى من 5 إلى 7 مرات من مقاومة جهاز الإرسال القياسية البالغة 50 أوم . ^[²^]^[^ن^]^[^س^]

ثنائي القطب ذو التغذية الطرفية: يمكن تغذية هوائي ثنائي القطب من قرب طرفه ^{[ p ]،} ولكن عند الأطراف، تكون المعاوقة عالية للغاية - بضعة آلاف من الأوم، اعتمادًا على متوسط ارتفاع الهوائي وسُمك سلكه. يتميز موقع الطرف بمعاوقة شديدة غير ملائمة، ولكنها تقريبًا نفس المعاوقة العالية لجميع التوافقيات، وسيكون التوافق مع أي توافقية واحدة مناسبًا تقريبًا لجميع التوافقيات الأخرى. تكمن فائدة التدابير المكثفة اللازمة للمطابقة مع المعاوقة العالية ^{[ q ]} في أن الهوائي يمكنه حينها العمل بكفاءة على كل توافقية (بدون استثناءات، على عكس هوائي " ويندوم ")، وبالتالي يمكن استخدامه للإرسال على ضعف عدد الترددات التي يمكن استخدامها على هوائي ثنائي القطب من نفس الحجم يُغذى من المنتصف (التوافقيات الفردية فقط هي الممكنة). ^{[ 2 ]}^{[ r ]}

بوابة دوارة: يتكون هوائي البوابة الدوارة من هوائيين ثنائيي القطب مثبتين بزاوية قائمة، ويتم تغذيتهما بفرق طور 90 درجة. يتميز هذا الهوائي بقدرته على الإشعاع في جميع الاتجاهات (دون وجود نقاط انعدام في نمط الإشعاع أو الاستقبال)، مع استقطاب أفقي في الاتجاهات الواقعة في نفس مستوى العناصر، واستقطاب دائري عمودي على هذا المستوى، واستقطاب بيضاوي في الاتجاهات الأخرى. يُستخدم هذا الهوائي لاستقبال الإشارات من الأقمار الصناعية، حيث أن الاستقطاب الدائري شائع الاستخدام في معظم الأقمار الصناعية للإرسال والاستقبال، ولأنه قادر على إرسال واستقبال الإشارات في جميع الاتجاهات، يمكن تشغيله من حامل ثابت وبسيط، دون الحاجة إلى توجيهه نحو القمر الصناعي المستهدف.

رقعة ( شريط دقيق ): هوائي الرقعة ، أو هوائي الشريط ، أو الهوائي الميكروستريب ، هو نوع من الهوائيات يتكون من صفيحة معدنية مُشكّلة مثبتة فوق صفيحة أخرى تعمل كسطح أرضي للهوائي. تُعدّ الصفيحة العلوية الجزء المُشعّ من الهوائي، وغالبًا ما تحتوي على ثقوب صغيرة مُصممة ومُرتبة بعناية لتحسين الأداء. في كثير من الأحيان، يتم دمج عدة هوائيات شريطية مُثبتة بشكل متوازٍ في هوائي مصفوفة. عند استخدامها في الطائرات، يعمل هيكل الطائرة كسطح أرضي، ولكنه عادةً ما يكون مُثبّتًا داخل جسم الطائرة بحيث يكون شريط الهوائي العلوي مُستويًا مع السطح المعدني للطائرة، للحفاظ على انسيابيته الديناميكية الهوائية. تُحاط الفجوة بين السطح العلوي للهوائي وهيكل الطائرة المعدني بمادة عازلة ضيقة مُلائمة للطيران، تعمل على سد الفجوة وتثبيت الشريط العلوي بإحكام. ونتيجةً لذلك، يبدو هوائي الشريط المُثبّت على السطح كرقعة على جسم الطائرة، ومن هنا جاءت التسمية. يُشابه أداء هوائي الرقعة أداء ثنائي القطب العادي من نفس الطول، مع كسب يتراوح بين 6 و9 ديسيبل . لقد ساهم صغر حجم هوائيات الرقعة في نطاق الترددات العالية جدًا وسهولة تصنيعها في جعلها شائعة في الأجهزة اللاسلكية الحديثة، حيث تستخدم أقسامًا معدنية متوازية على السطحين العلوي والسفلي للوحة الدوائر المطبوعة للشريط المشع ومستوى الأرض الأساسي له.

هوائي ثنائي المخروط: الهوائي ثنائي المخروط هو هوائي ثنائي القطب ذو أذرع مخروطية الشكل، ونقطة التغذية هي نقطة التقاء أطرافها؛ ويُطلق عليه أحيانًا اسم "ثنائيات القطب السميكة" أو " دبابيس البولينج المزدوجة". يتميز الهوائي ثنائي المخروط بنطاق ترددي أوسع من ^{ثنائيات} القطب العادية، يصل إلى ثلاثة أوكتافات فوق تردده الأساسي. يُطلق على نسخة أحادي القطب منه اسم ^هوائي^القرص المخروطي .

هوائي على شكل ربطة عنق: هوائي "ربطة العنق" هو نسخة مسطحة من الهوائي ثنائي المخروط ، وله مزايا مماثلة في نطاق التردد العريض. يُعرف أيضًا باسم هوائي الفراشة ، وهو عبارة عن ثنائيات أقطاب ذات أذرع على شكل مثلثات أو رؤوس سهام ( $▶◀ ᐅᐊ ⪥$ )؛ نقطة تغذية الهوائي هي نقطة التقاء رؤوس المثلثات. يمكن أن تكون المثلثات إما صفيحة معدنية ذات مركز معدني صلب ( $▶◀$ )، أو سلكين متصلين من طرفيهما البعيدين ( $ᐅᐊ$ ) لتشكيل شكل ربطة عنق ، أو ذات أطراف غير متصلة على شكل حرف "X" ( $⪥$ ). ^{[ 7 ]}^{[ 5 ]}^{[ s ]}

تنوع تصميم ثنائي القطب وأحادي القطب

يمكن تعديل تصميمات الهوائيات الخطية باستخدام أجزاء مصنوعة من "قفص" سلكي مُجمّع ^{[ ]} بدلاً من سلك واحد، لمحاكاة سلك سميك جدًا. ومن التعديلات الأخرى ثني الأجزاء المستقيمة قرب أطرافها، بدلاً من استخدام سلك مستقيم تمامًا، واستغلال الأطراف المنحنية والمطوية ^[ⁱ^] والمتعرجة للهوائي ثنائي القطب لتناسب المساحات الضيقة. ^[^u^] يُعتبر كلا التعديلين على تصميمات الهوائيات الخطية مهمين، لكنهما يُمثلان اختلافات طفيفة بين الهوائيات ^.^{[ 2 ]}

الاحتكارات

هوائي سوطي ربع موجة مصمم لتردد 88-108 ميجاهرتز، ويستخدم لتردد FM على راديو محمول.
هوائي على شكل بطة مطاطية لجهاز اتصال لاسلكي بتردد 446 ميجاهرتز UHF مع إزالة الغطاء المطاطي.
هوائي أرضي VHF.
هوائي مشع عمودي لمحطة راديو الموجات المتوسطة . الأذرع الشعاعية الجانبية في الأعلى هي " قبعة سعوية ".
هوائي على شكل حرف "T" بارتفاع 80 قدمًا لتردد 1.5 ميجاهرتز، تابع لمحطة راديو هواة تاريخية عبر المحيط الأطلسي. لاحظ الأجزاء "القفصية" الرأسية والأفقية .
هوائي أحادي القطب قابل للطي، مزود بعمود معدني صلب محاط بستة أسلاك جانبية، مثبتة بواسطة فواصل معزولة.
هوائي مخروطي نحاسي لترددات VHF أو UHF

الهوائي أحادي القطب هو نصف ثنائي القطب ( انظر أعلاه )؛ ويتكون من موصل واحد، مثل قضيب معدني، مثبت بالضرورة فوق أرضية موصلة كهربائيًا، أو سطح موصل اصطناعي (يُسمى مستوى أرضي ، أو نظام أرضي ، أو ثقل موازن ). ^{[ 3 ]}^{[ 12 ]} تُصنف أحيانًا مع ثنائيات الأقطاب ( انظر أعلاه ) ضمن فئة أوسع هي الهوائيات الخطية ، أو هوائيات الأسلاك المستقيمة ، لأن قسمها المشع عادةً ما يكون سلكًا مستقيمًا (خطيًا) أو جزءًا من أنبوب معدني. نادرًا ما يُطلق على كل من ثنائيات الأقطاب وأحاديات الأقطاب اسم الهوائيات الكهربائية ، لأنها تتفاعل مع المجال الكهربائي للموجة الراديوية، وذلك لمقارنتها بجميع أحجام الحلقات ، التي تُعد هوائيات مغناطيسية . ^[^د^]

يُوصل أحد طرفي خط التغذية من جهاز الاستقبال أو الإرسال بذراع الإشعاع للهوائي، بينما يُوصل الطرف الآخر بالأرض أو بسطح أرضي اصطناعي. تبدو الموجات الراديوية الصادرة من الهوائي أحادي القطب، والمنعكسة عن السطح الأرضي، وكأنها قادمة من هوائي وهمي يقع أسفل السطح الأرضي ، حيث يُحاكي الهوائي أحادي القطب وصورته الوهمية ثنائي قطب كامل فعليًا. وبالتالي، فإن نمط إشعاع الهوائي أحادي القطب مطابق للنصف العلوي من نمط إشعاع هوائي ثنائي القطب مماثل، ومقاومته الإشعاعية أقل بقليل من نصف مقاومة ثنائي القطب. وبما أن إشعاع ثنائي القطب المكافئ يتركز في نصف الفضاء، فإن كسب الهوائي أحادي القطب يبلغ ضعف كسب ثنائي القطب المماثل (+3 ديسيبل)، دون احتساب أي فقد في الطاقة في السطح الأرضي. ^{[ 2 ]}

أحادي القطب ربع الموجة: يُعدّ الهوائي أحادي القطب الرأسي ربع الموجة الأكثر شيوعًا؛ وهو عبارة عن ^{مشع رأسي بارتفاع ربع موجة، ويبلغ طوله الحد الأدنى اللازم لسلك مستقيم ليرن ذاتيًا. [}v ] يتميز الهوائي أحادي القطب ربع ^الموجة^بكسب قدره 5.12 ديسيبل عند تركيبه فوق سطح أرضي جيد. يتميز نمط إشعاع الهوائي أحادي القطب بأنه شامل الاتجاهات ، لذا يُستخدم لتغطية مساحة واسعة، وعند تركيبه رأسيًا، يكون استقطابه رأسيًا . يُعدّ الإشعاع الصادر المستقطب رأسيًا مهمًا لعمليات الإرسال لمسافات طويلة في نطاق الموجات المتوسطة وما دونها: يجب أن تكون الموجات الأرضية التي تحمل إشارات الراديو بترددات أقل من 2 ميجاهرتز تقريبًا مستقطبة رأسيًا لتقليل امتصاص الإشارة في التربة. ^[²^] تُستخدم هوائيات أحادية القطب الرأسية الكبيرة للبث في النصف السفلي من نطاق التردد العالي (HF) ، وجميع نطاقات التردد المتوسط (MF ) والمنخفض (LF ) والمنخفض جدًا (VLF) .

سوط قصير: تُستخدم الهوائيات أحادية القطب الصغيرة كهوائيات مدمجة ذات كسب منخفض في أجهزة الراديو المحمولة ضمن نطاقات التردد العالي (HF) والتردد العالي جدًا (VHF) والتردد العالي جدًا جدًا (UHF) . وهي نوع من الهوائيات، عادةً ما يكون طولها أقل من ربع موجة، وتُشاهد بكثرة في أجهزة الراديو المحمولة مثل أجهزة الراديو المحمولة FM . يتكون "الهوائي" من قضيب مرن، غالبًا ما يكون مصنوعًا من أجزاء متداخلة. في نطاق التردد العالي (HF) ، يُستخدم مصطلح "الهوائي" بشكل مختلف قليلاً للإشارة ليس فقط إلى أي هوائي مرن، بل أيضًا إلى الجزء الطرفي القصير ذاتي الدعم في أعلى الهوائي الرأسي كامل الحجم. أما في نطاقي التردد العالي جدًا (UHF) والتردد العالي جدًا جدًا ( VHF ) ، فيكون طول الهوائي ذي الحجم المناسب كافيًا للرنين الذاتي (ربع طول موجة أو أكثر)؛ وفي هذه الحالة، يُطلق عليه غالبًا الاسم العام "أحادي القطب".

"بطة مطاطية"

يُستخدم مصطلح " البطة المطاطية " كاسمٍ ساخرٍ شائعٍ لهوائي حلزوني قصير مغطى بالبلاستيك؛ واسمه التقني الرسمي هو " الهوائي الحلزوني ذو الوضع العادي" . وهو أكثر أنواع الهوائيات شيوعًا في أجهزة الراديو المحمولة ثنائية الاتجاه والهواتف اللاسلكية نظرًا لصغر حجمه. يتكون من سلك حلزوني قصير كهربائيًا يشبه زنبركًا سلكيًا ملفوفًا رفيعًا يتراوح طوله بين بوصة ونصف بوصة ، كما هو الحال في أقلام الحبر الجاف القابلة للسحب . يُضيف الشكل الحلزوني طولًا كهربائيًا وحثًا ؛ فالطول الإضافي المضغوط يُقلل من المفاعلة السعوية الزائدة للمشع القصير، ويُلغي الحث جزءًا على الأقل من المفاعلة المتبقية، مما يجعل الهوائي الحلزوني رنينيًا في الوضع الأمثل. ومثل جميع الهوائيات القصيرة كهربائيًا، فهو متساوي الخواص تقريبًا - أي أن كسبه منخفض جدًا، إن وُجد.

لا ينبغي الخلط بينها وبين اللولب المحوري ذي الشكل المماثل، ولكنه أكبر بكثير ، ^{[ w ]} ولا مع هوائيات الحلقة المصنوعة من لفات متعددة مكدسة . ^{[ x ]}

المستوى الأرضي: هوائي المستوى الأرضي هو هوائي سوطي رأسي ربع موجي، يتكون من عدة قضبان تمتد أفقيًا، أو تميل لأسفل قليلًا، من قاعدة السوط لتشكيل مستوى أرضي متنقل مثبت في الطرف السفلي لجزء السوط من الهوائي (ومن هنا جاءت التسمية). يبقى المستوى الأرضي ثابتًا في مكانه عند قاعدة السوط عند تحريكه، ويرتفع معه عند تركيب الهوائي بأكمله في نقطة مرتفعة، مثل قمة الصاري. يمكن أن يتراوح عدد القضبان التي تُشكل نظام الأرض المرتفع من واحد إلى ستة (عادةً ثلاثة أو أربعة)، مرتبة في نمط نجمي أفقي في الغالب، يشبه تاجًا إشعاعيًا متجهًا للأسفل. تُشكل القضبان الشعاعية عند قاعدة أحادي القطب نظام أرضي كهربائي اصطناعي مرتفع، وهو ما يُعطي الهوائي اسمه. تتصل قضبان المستوى الأرضي بسلك التأريض الخاص بخط التغذية، بينما يُغذي السلك الآخر السوط. بما أن الهوائي مثبت فوق سطح الأرض، فإن القضبان الأفقية تشكل ثقلاً موازناً مرتفعاً أسفل الهوائي مباشرة، مما يعكس إشعاعه بعيداً عن التربة، ويزيد من كسبه . ^{[ 2 ]} غالباً ما يستخدم هذا النوع من الهوائيات في محطات القاعدة المرتفعة لأنظمة الراديو المتنقلة الأرضية مثل الشرطة والإسعاف ومراكز إرسال سيارات الأجرة.

مشعاع رئيسي: يُطلق على برج الراديو الذي يعمل هيكله نفسه كهوائي اسم هوائي الصاري ، أو هوائي البرج ، من بين أسماء أخرى. وهو شكل شائع لهوائيات الإرسال لمحطات راديو AM وغيرها من أجهزة الإرسال متوسطة ومنخفضة التردد . غالبًا ما يُثبّت البرج في قاعدته - ولكن ليس بالضرورة - على عازل خزفي يعزله عن الأرض.

أحادي القطب المطوي

الهوائي أحادي القطب المطوي ^{[ i ]} هو نسخة أحادية القطب من الهوائي ثنائي القطب المطوي : وهو هوائي أحادي القطب ربع موجة عادي مزود بسلك ثانٍ موازٍ للأول، يفصل بينهما بضعة بوصات، مع توصيل طرفي السلكين العلويين. يتصل السلك الثاني مباشرةً بنظام التأريض بدلاً من نقطة التغذية كما هو الحال مع السلك الأول. تؤدي إضافة السلك الثاني إلى زيادة كفاءة الهوائي أحادي القطب بمقدار 4 أضعاف، وبالتالي زيادة مقاومة نقطة التغذية ، مما يُسهّل عملية مطابقة المقاومة مع الكابل المحوري القياسي . وكما هو الحال مع الهوائي ثنائي القطب المطوي ، يمكن إضافة سلك ثالث لزيادة الكفاءة بمقدار 9 أضعاف، وهكذا. ^[²^]

على الرغم من أن الاسم مشابه للهوائي أحادي القطب المطوي ، إلا أن الهوائيين مختلفان كهربائياً: فالهوائي أحادي القطب المطوي هو هوائي أبسط بكثير .

هوائي ديسكوني: يُعدّ الهوائي القرصي المخروطي نسخة أحادية القطب من الهوائي ثنائي المخروط . ويصف اسمه شكله: قرص معدني يعلو مخروطًا معدنيًا. يتجه المخروط للأعلى، وهو مصنوع من معدن صلب، أو شبكة سلكية، أو حافة من حوالي اثني عشر سلكًا مائلًا تُحيط بالمخروط. عند أدنى تردد تشغيل للهوائي، يبلغ طول المخروط حوالي ربع موجة على طول جانبه المائل، من قمته إلى حافته السفلية. يوجد قرص معدني مسطح أصغر مثبت أفقيًا، أعلى قمة المخروط بقليل؛ وفي بعض الأحيان يُستبدل القرص الصلب بتاج إشعاعي من قضبان معدنية، يشبه قاعدة هوائي المستوى الأرضي. يتصل أحد أسلاك التغذية بقمة المخروط، بينما يتصل السلك الآخر بمركز القرص. يتميز الهوائي المخروطي ذو النطاق الترددي الواسع بشكل استثنائي، حيث يوفر نسبة نطاق تردد تصل إلى حوالي 10:1، أي أكثر من ثلاثة أوكتافات فوق أدنى تردد للهوائي، ولكنه بخلاف ذلك يعمل بنفس كفاءة الهوائيات أحادية القطب ربع الموجة الأخرى: فهو متعدد الاتجاهات، ومستقطب رأسيًا، وفعال بنفس كفاءة الهوائي أحادي القطب، وله كسب مشابه لهوائي المستوى الأرضي.

أحادي القطب قابل للطي: الهوائي أحادي القطب المطوي ^{[ i ]} هو هوائي عمودي مُعدَّل كهربائيًا، يُؤرَّض عادةً عند قاعدته، وقد زُوِّد بسلك واحد أو أكثر من الأسلاك المتوازية تُسمى "أسلاك الحافة" التي تُثبَّت على العمود في منتصف ارتفاع الهوائي. يمكن تثبيت أسلاك الحافة على أي ارتفاع بين منتصف ارتفاع الهوائي وقمته. يُغذَّى واحد أو أكثر من أسلاك الحافة بالإشارة، على غرار مطابقة جاما . يُحدِّد عدد أسلاك الحافة وسُمكها النسبي مُعاوقة نقطة التغذية . ^{[ y ]} وهو أكثر تعقيدًا بكثير، ويختلف كهربائيًا عن الهوائي أحادي القطب المطوي الذي يحمل اسمًا مشابهًا .

موجة ربعية مائلة: الهوائي المائل ربع الموجة أو نصف المائل هو سلك ربع موجة مائل لأسفل من نقطة تثبيت مرتفعة واحدة، ويبلغ نصف حجم ثنائي القطب المائل - وهو النسخة أحادية القطب من ثنائي القطب المائل (انظر أعلاه). ^{[ 10 ]} يُغذى الهوائي المائل ربع الموجة من نقطة تثبيته العلوية، بينما يُربط طرفه السفلي البعيد بواسطة سلك معزول بعمود قصير أو مرساة أرضية. ومثل ثنائي القطب المائل، فهو شائع لأنه لا يتطلب سوى صاري واحد طويل. كما أنه، مثل ثنائي القطب المائل، يتميز بنمط شبه شامل الاتجاهات عند استخدامه مع نظام تأريض جيد. ولأن أقوى تياراته (بالقرب من نقطة التغذية العلوية) تكون في الأعلى، فإنه يميل إلى إعطاء إشارة أقوى باتجاه الأفق ( كسب أفضل عند الزوايا المنخفضة ) من الهوائي أحادي القطب الذي يُغذى بالقرب من قاعدته. ^{[ 2 ]} ويمكن اعتباره نسخة أحادية القطب من ثنائي قطب على شكل حرف "V" مقلوب.

هوائي على شكل حرف "T": أ يتكون هوائي "T" من سلك أفقي طويل يعبر المسافة بين قمتي برجين، مع سلك رأسي متصل بمنتصف السلك الأفقي، يتدلى من مركزه؛ هذا السلك الرأسي المتدلي هو الجزء المشع من الهوائي. يُستخدم عادةً في نطاقات التردد المتوسط (MF) والتردد العالي المنخفض (HF) ، حيث تكون الهوائيات العملية قصيرة جدًا بحيث لا تُحقق الرنين. تُشكل الأسلاك شكل حرف "T"، ومن هنا جاءت التسمية. قد يمتد السلك المتدلي مباشرةً إلى الجزء الخلفي من جهاز الراديو، ولكن في أغلب الأحيان يُغذى هوائي "T" بكابل متصل بالقرب من نقطة اتصال السلك المتدلي بالأرض. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب الهوائي نظام تأريض منخفض المقاومة ، عادةً ما يكون مركزه أسفل قاعدة حرف "T" مباشرةً. عادةً ما يكون ارتفاع هوائي "T" أقصر من ربع الطول الموجي المطلوب للرنين. يتميز هوائي "T" عن هوائي "L" المشابه له بمكان اتصال السلك المتدلي المشع بالسلك الأفقي المتقاطع: ففي هوائي "T"، يتصل السلك المتدلي بمركز السلك الأفقي العلوي تمامًا. يتدفق التيار من السلك المتدلي إلى مركز الجزء الأفقي، ثم ينتشر يمينًا ويسارًا بكميات متساوية؛ لا يشع التياران المتوازنان المتعاكسان يمينًا ويسارًا، بينما يشع التيار الرأسي غير المتوازن . ولأن السلك الرأسي أقصر بكثير من ربع الطول الموجي عند الترددات الشائعة الاستخدام ، يعمل السلك الأفقي كـ " مكثف " يزيد من تدفق التيار في المشع الرأسي ، إذ يوفر له مسارًا أطول عند وصوله إلى الأعلى. يؤدي ازدياد التيار إلى تحسين الكفاءة والكسب . ^[²^]^[^z^]

حرف "L" مقلوب: حرف "L" مقلوبيشبه هذا الهوائي في تصميمه هوائي "T" الموصوف أعلاه، إلا أن السلك الرأسي المتدلي متصل بأحد طرفي السلك الأفقي بدلاً من المنتصف. تُعطي نقطة التوصيل المُعدّلة الهوائي شكل الحرف اليوناني "Γ" . يمكن اعتباره هوائيًا أحادي القطب عاديًا تم ثنيه من المنتصف، مع بقاء الجزء السفلي منه رأسيًا كالمعتاد، بينما يمتد الجزء العلوي أفقيًا - جانبيًا بدلاً من أن يكون رأسيًا. على عكس هوائي "T"، يُشعّ كل من السلكين الرأسي والأفقي، ويكون إشعاعهما مُستقطبًا رأسيًا وأفقيًا على التوالي، بينما يكون إشعاعهما المُجتمع مُستقطبًا قطريًا - عادةً بزاوية حادة. على الرغم من أن جميع أجزاء الهوائي تُشعّ، إلا أن أقوى إشعاع يأتي من السلك الرأسي، لذا يعمل السلك الأفقي كغطاء سعوي وكباعث ضعيف . ^[²^]^[^aa^]

حرف "F" مقلوب: حرف "F" مقلوبهو في الواقع هوائي على شكل حرف L مقلوب مُغذّى بالتوازي، حيث تُثبّت نقطة التغذية على السلك الأفقي، مما يجعل شكل الهوائي يشبه حرف "F" مائلًا إلى اليمين بزاوية 90 درجة، فيُصبح شكله كحرف الهانغول $ㄲ$ ، أو رمز الرسم الخطي $╓$ . تمنح نقطة التغذية غير المألوفة، مع موقعها القابل للتعديل على طول الجزء الأفقي، هوائي "F" المقلوب مطابقة جيدة لنقطة التغذية كالهوائي أحادي القطب ، وحجمًا صغيرًا كحجم هوائي "L" المقلوب. يُؤرّض الهوائي عند قاعدته ويُغذّى من نقطة وسيطة، ويُحدّد موقع نقطة التغذية هذه مُعاوقة الهوائي ، لذا يُمكن مُطابقة مُعاوقة نقطة التغذية مع خط التغذية دون الحاجة إلى مُطابقة مُنفصلة .

هوائي على شكل مظلة: هوائي المظلة هو نسخة مطورة وموسعة من هوائي "T" ؛ وهو هوائي إرسال سلكي ضخم جدًا يُستخدم على نطاقات التردد المنخفض جدًا ( VLF ) لإشارات التوقيت أو الاتصالات البحرية بعيدة المدى . تُعد هوائيات المظلة ضخمة جدًا مقارنةً بحجم الإنسان، ولكنها في الوقت نفسه قصيرة جدًا، على عكس الأطوال الموجية الأكبر التي صُممت من أجلها. يتكون هوائي المظلة من برج إشعاع مركزي مُثبت عليه عدة أسلاك في الأعلى على شكل "غطاء سعوي" ، تمتد شعاعيًا من الصاري ومعزولة عند أطرافها؛ ويشبه شكلها العلوي إطار مظلة معدنية مفتوحة ، ومن هنا جاءت التسمية. نظرًا لأن هوائيات المظلة أصغر بكثير من الطول الموجي، فإنها تعاني من العديد من الخصائص الإشكالية: نطاق ترددي ضيق للغاية ، ومقاومة إشعاع منخفضة ، ومفاعلة تغذية سعوية مفرطة . ومثل غيرها من الهوائيات فائقة القصر، فهي تتطلب ملف تحميل كبير ونظام موازنة منخفض المقاومة مصمم بدقة للتعامل مع المفاعلة السالبة العالية للغاية ومقاومة الإشعاع الضئيلة .

هوائيات حلقية

هوائي حلقة إرسال صغير الحجم بترددات عالية ، بتصميم عصري ، قطره متران (6.6 قدم). الأنبوب المعدني المنحني هو الجزء المشع؛ أما الصندوق الموجود في الأعلى فهو مكثف الضبط الذي يتم التحكم فيه عن بُعد .

حلقة استقبال صغيرة مصممة لراديو AM . الإطار البلاستيكي البيضاوي عبارة عن قناة على شكل حرف "U" مملوءة بحوالي 10 لفات من سلك نحاسي.

حلقة إرسال صغيرة محمولة . الحلقة الخارجية الكبيرة هي الجزء المشع؛ الحلقة الداخلية الصغيرة بالقرب من الأعلى هي "حلقة تغذية" تعمل كملف ابتدائي للمحول يغذي الحلقة الكبيرة = الملف الثانوي.

هوائي حلقي من الفريت مأخوذ من جهاز استقبال بث AM، طوله حوالي 10 سم. الهوائي حثي ، وبالاقتران مع مكثف متغير (غير موضح)، يشكل الدائرة الرنانة في مرحلة الإدخال لجهاز الاستقبال.

هوائي حلقي صغير للترددات المتوسطة، قطره 2.7 متر (9 أقدام). الشريط العريض من الأسلاك الخارجية هو الحلقة متعددة اللفات المشعة، والتي يتم تغذيتها من الحلقة أحادية اللفة الخافتة المرئية الموازية لها والداخلية لها.

صورة فوتوغرافية من عام 1931 لهوائي حلقي صغير متعدد اللفات

تتكون الهوائيات الحلقية من حلقة (أو ملف ) من الأسلاك. تتفاعل هذه الهوائيات مباشرةً مع المجال المغناطيسي للموجة الراديوية، وليس مع مجالها الكهربائي كما هو الحال في الهوائيات الخطية؛ ولهذا السبب، تُسمى أحيانًا بالهوائيات المغناطيسية ، ولكن هذا الاسم العام مشابه بشكل مُربك لمصطلح " الحلقة المغناطيسية" الذي يُستخدم عادةً لوصف الحلقات الصغيرة.^{[ د ]} إن تفاعلها الحصري مع المجال المغناطيسي يجعلها غير حساسة نسبيًا لضوضاء الشرارة الكهربائية ضمن نطاق سدس طول الموجة تقريبًا من الهوائي.^[³^]^[13^]^[²^] يوجد أساسًا فئتان رئيسيتان من الهوائيات الحلقية: الحلقات الكبيرة (أو الحلقات كاملة الموجة ) والحلقات الصغيرة . يُعد هوائي الهالة الهوائي الحلقي الوحيد ^الذي لا يندرج حصريًا ضمن أي من فئتي الحلقات الكبيرة أو الصغيرة .

حلقات كبيرة

تتمتع الحلقات ذات الموجة الكاملة بأعلى مقاومة للإشعاع ، وبالتالي بأعلى كفاءة بين جميع الهوائيات: تبلغ مقاومة الإشعاع الخاصة بها بضع مئات من الأوم ، بينما تبلغ مقاومة الإشعاع في الهوائيات ثنائية القطب وأحادية القطب عشرات الأوم، أما الحلقات الصغيرة وهوائيات السوط القصيرة فتبلغ مقاومتها بضعة أوم، أو حتى أجزاء من الأوم. ^{[ 2 ]}

حلقات كبيرة: تتميز الحلقات الكبيرة بمحيط أكبر قليلاً من طول موجة كاملة عند أدنى تردد رنين لها. عندما يكون محيطها طول موجة واحدة أو اثنتين أو ثلاث، أو أي مضاعف صحيح لطول الموجة، فإنها تكون رنانة بشكل طبيعي وتتصرف بشكل مشابه إلى حد ما لثنائي القطب ذي الموجة الكاملة أو متعدد الموجات. وعند الحاجة إلى تمييزها عن الحلقات الصغيرة، تُسمى حلقات "الموجة الكاملة". ^{[ 3 ]}^{[ 13 ]}^{[ ab ]}

نصف حلقة

النصف العلوي من هوائي حلقي رأسي كامل الطول الموجي مثبت على الأرض. تُقطع الحلقة الكاملة عند نقطتين متقابلتين على طول محيطها، ويُحذف النصف السفلي؛ ويُوصل النصف العلوي بنظام تأريض واسع عند كل نقطة من نقاط القطع، بارزًا من الأرض كقبضة حقيبة. وهو على شكل الحرف اليوناني Π أو حرف U كبير مقلوب ، وهو نظير هوائي أحادي القطب المثبت على الأرض. وكما يستخدم الهوائي أحادي القطب الرأسي نظام التأريض الخاص به لإنتاج صورة "وهمية" لبقية ثنائي القطب، يُستبدل النصف السفلي المفقود من نصف الحلقة بصورته في مستوى الأرض . إذا كان شكله نصف مربع، فيمكن لنصف الحلقة أن يعمل إما كهوائي حلقي أو على توافقه الأول كهوائي ثنائي القطب مثني الأطراف ومؤرض. ^{[ 14 ]}^{[ ac ]}

لا ينبغي الخلط بينها وبين الهوائي نصف المربع المشابه بصريًا ولكنه مختلف كهربائيًا ( انظر هوائيات المصفوفة )، ^{[ إعلان ]} ولا هوائي الهالة .

هوائيات هالو

هوائيات الهالة هي هوائيات حلقية تتميز بموقعها المتوسط بين الهوائيات الحلقية الكبيرة والصغيرة؛ يبلغ محيطها نصف طول موجة، مع وجود فجوة صغيرة في حافتها. ولأغراض عملية،تُستخدم هوائيات الهالة فقط عند أدنى تردد رنين طبيعي لها. تتميز هوائيات الهالة بحجمها ووظيفتها المتوسطة بين الهوائيات الحلقية الصغيرة والكبيرة، وغالبًا ما تُوصف بأنها ثنائي قطب نصف طول موجة مُنحني من خط مستقيم إلى دائرة، مع ترك طرفيه البعيدين غير متصلين. [ ^{3 ] [}^{13 ] [}^{2 ] [}^{4 ] (}^{ص 231-275)}

نمط إشعاع الهالات يكون في الغالب ضمن المستوى وشبه شامل الاتجاهات، وهو مشابه لنمط إشعاع الحلقات الصغيرة. كفاءة إشعاع الهالات متوسطة بين الكفاءة العالية للحلقات الكبيرة والكفاءة المنخفضة عمومًا للحلقات الصغيرة. تتميز الهالات بالرنين الذاتي مثل حلقات الموجة الكاملة، ولكن نادرًا ما تُستخدم على توافقياتها العليا (المضاعفات الفردية)، نظرًا للفصوص الجانبية المزعجة التي تتشكل عند ترددات الرنين العليا ذات الأرقام الفردية التي يمكن استخدامها في الأحوال العادية. من بعض النواحي، تمثل الهالات الحد الأقصى لحجم حلقات الإرسال الصغيرة. ^{[ 3 ]}^{[ 2 ]}^{[ 4 ]}^{(ص 231-275)}

حلقات صغيرة

يبلغ محيط حلقات الهوائيات الحلقية الصغيرة أقل من نصف الطول الموجي. وتتميز بمقاومة إشعاع منخفضة للغاية ، عادةً ما تكون أقل بكثير من مقاومة فقد السلك المصنوع منه، مما يجعلها غير فعالة للإرسال. ويختلف اتجاهها وكفاءتها الإشعاعية المنخفضة اختلافًا جذريًا عن الحلقات كاملة الموجة. إذا لزم أن تكون الحلقة رنانة للإرسال أو الاستقبال الانتقائي للتردد، فيجب تعديلها كهربائيًا بطريقة ما لرنينها اصطناعيًا، وعادةً ما يتم ذلك عن طريق توصيل مكثف تحويلة عبر نقطة التغذية.

على الرغم من عيوبها، تُستخدم الحلقات الصغيرة على نطاق واسع كهوائيات استقبال، خاصةً عند الترددات الأقل من 10 إلى 20 ميجاهرتز، حيث يُقلل التشويش المنتشر من عدم كفاءتها، ويجعلها صغر حجمها حلاً عمليًا للأحجام الكبيرة حتى لهوائيات ربع الموجة. كما أن إمكانية ضبطها بكفاءة لقبول نطاق تردد ضيق جدًا (على غرار المُنتقي المُسبق ) تُساعد في التخفيف من مشكلة التشويش المنتشر الذي يُصادف دائمًا في الموجات المتوسطة والموجات القصيرة المنخفضة، حيث تُعد الحلقات الصغيرة الأكثر شيوعًا. تُسمى الحلقات الصغيرة " حلقات مغناطيسية " ( لا ينبغي الخلط بينها وبين فئة الهوائيات المغناطيسية الأكثر عمومية ، والتي تشمل الحلقات الصغيرة)؛ كما تُسمى " حلقات مضبوطة " لأن الحلقات الصغيرة عادةً ما تحتاج إلى تعديل بإضافة سعة لجعلها ترنّ على تردد أقل من أي تردد ترنّ عليه "بشكل طبيعي".

حلقات استقبال صغيرة: تُصنع حلقات الاستقبال الصغيرة بأبعاد تتراوح بين ربع وعُشر محيط الموجة ، وأحيانًا تتكون من عدة لفات من السلك حول نفس الإطار الداعم. تُستخدم الحلقات الصغيرة على نطاق واسع كهوائيات تحديد اتجاه مدمجة ، لأنه طالما بقي محيطها صغيرًا بما يكفي، فإن اتجاهها الصفري [^f^]^يكوندقيقًا للغاية، وبالنسبة لأجهزة تحديد الاتجاه المحمولة يدويًا، فإن صغر حجمها يجعلها أكثر إحكامًا من الهوائيات الاتجاهية ثنائية القطب . ^[³^]^[¹³^]^[²^]

هوائيات حلقية من الفريت: تُعرف أيضًا باسم "الحلقات المعدنية"، وهي عبارة عن سلك ملفوف حول قلب أسطواني من الفريت (يُسمى "العصا"). يزيد الفريت من حث الملف بمئات إلى آلاف المرات، كما يُكبّر مساحة التقاط الإشارة الفعّالة. هذا التحسين يجعلها أكثر إحكامًا من الحلقات الصغيرة (العادية) المصنوعة بدون فريت، ومع ذلك تستقبل إشارات الترددات اللاسلكية بنفس الكفاءة (أو أفضل). نمط إشعاع الحلقات المعدنية مطابق لهوائي ثنائي القطب ، مع ذروة في جميع الاتجاهات العمودية على قضيب الفريت ^. تُستخدم هذه الحلقات كهوائي استقبال في معظم أجهزة الراديو المحمولة والمكتبية المخصصة للمستهلكين والتي تعمل ^بنظام AM، ^{والمصممة} لنطاق البث المتوسط الموجة ، وللترددات المنخفضة .

حلقات إرسال صغيرة: حلقات الإرسال الصغيرة هي هوائيات حلقية محيطها أصغر من نصف موجة، وقد صُممت خصيصًا للإرسال. حجمها الأصغر بكثير من هوائيات ثنائية القطب (حوالي 10% فقط من عرضها) يجعلها خيارًا مناسبًا في بعض الأحيان عند محدودية المساحة، على الرغم من كفاءتها المنخفضة. تُصنع حلقات الإرسال الصغيرة بحجم أكبر من معظم حلقات الاستقبال الصغيرة، حيث يتراوح محيطها بين ثلث^وربع موجة ، وذلك لتحسين كفاءتها المنخفضة عمومًا. وللسبب نفسه، تُلحم أجزاؤها بعناية باستخدام اللحام أو اللحام بالنحاس ( وليس اللحام بالقصدير ) ^لتقليل الفقد الناتج عن مقاومة التلامس . نظرًا لحجمها الأكبر، تفتقر حلقات الإرسال الصغيرة إلى نقاط الصفر الحادة الموجودة في ^حلقات^{الاستقبال}^{الصغيرة}^، لذا فهي ليست مفيدة بنفس القدر في تحديد الاتجاه ، كما أنها أكبر حجمًا (ضعف الحجم تقريبًا)، وبالتالي لن تكون ملائمة للاستخدام اليدوي في عمليات البحث اللاسلكي ^،^على^عكس الحلقات الصغيرة الأكثر دقة .

اتجاهات صفرية دقيقة للغاية للحلقات الصغيرة

تتميز نقاط الصفر ^{[ f ]} في نمط الإشعاع للهوائيات الحلقية الصغيرة ذات النواة الفريتية بأنها ثنائية الاتجاه، وأكثر وضوحًا من اتجاهات القدرة القصوى للهوائيات الحلقية أو الخطية، وحتى معظم الهوائيات الشعاعية ؛ وتُضاهي اتجاهية نقاط الصفر في الهوائيات الحلقية الصغيرة الاتجاهية القصوى للهوائيات الطبقية الكبيرة (هوائيات الفتحة، انظر أدناه ). ولتحديد موقع مصدر الإشارة بدقة، يجعل هذا اتجاه نقطة الصفر في الهوائي الحلقي الصغير أكثر دقة من اتجاه أقوى إشارة، ولذا تُستخدم الهوائيات الحلقية الصغيرة ذات النواة الفريتية على نطاق واسع في تحديد اتجاه الراديو (RDF).

يمكن أيضًا استغلال اتجاه الصفر للحلقات الصغيرة لاستبعاد الإشارات غير المرغوب فيها من محطة متداخلة أو مصدر ضوضاء. ^{[ 3 ]}^{[ 13 ]}^{[ 2 ]}

تُستخدم عدة تقنيات بناء لضمان دقة اتجاهات نقاط الصفر في حلقات الاستقبال الصغيرة، بما في ذلك جعل محيطها عُشر طول الموجة ( أو على الأكثر ربع طول الموجة ) . أما حلقات الإرسال الصغيرة ، فيُصنع محيطها بأكبر قدر ممكن، حتى ثلث طول الموجة ، أو حتى نصفها إن أمكن ، لتحسين كفاءتها المنخفضة عمومًا؛ إلا أن ذلك يُؤدي إلى تشويش أو محو نقاط الصفر الاتجاهية في حلقات الإرسال الصغيرة، على عكس دقة نقاط الصفر في حلقات الاستقبال الأصغر .

هوائيات مركبة

تتكون الهوائيات المركبة من مجموعات من عدة هوائيات بسيطة مُصممة لتعمل كهوائي واحد، على غرار كيفية دمج العدسة البصرية المركبة لعدة عدسات بسيطة . وبالمثل، بالنسبة للهوائيات التي تجمع بين هوائي بسيط واحد أو أكثر مع سطح معدني منحني أو شاشة عاكسة مسطحة، فإن الطبق المعدني أو الستارة يعملان بالنسبة للموجات الراديوية بشكل مشابه للمرآة في الأنظمة البصرية، وبالتالي فإن هذه الهوائيات تُشابه التلسكوبات العاكسة وأضواء كليج .

هوائي مركب عريض النطاق

تُصمَّم الهوائيات المركبة في أغلب الأحيان لتعزيز التوجيه بما يتجاوز الهوائيات البسيطة. لكن ثمة تحسين آخر للأداء يتمثل في توسيع نطاق التردد القابل للاستخدام للهوائي. ^{[ ag ]} بمجرد توصيل عدة هوائيات بسيطة معًا عند نقطة تغذية مشتركة، يمكن جعل الهوائي المركب الناتج عريض النطاق أو متعدد النطاقات - أي جعله يعمل بكفاءة إما على عدة ترددات متميزة، أو على نطاق ترددي واحد متصل وأوسع. ^{[ ah ]}

ثنائي القطب المروحي: يُطلق عليه أيضًا اسم الهوائي ثنائي القطب المتعدد - وهو نوع شائع من الهوائيات ثنائية القطب واسعة النطاق، يشبه ظاهريًا هوائي ربطة العنق، ولكنه يختلف عنه كهربائيًا. يتكون من أزواج من أذرع ثنائية القطب؛ يتساوى طول ذراعي أحد ثنائيات القطب، ولكن يختلف طول كل زوج من ثنائيات القطب عن طول أي زوج آخر. تمتد أذرع ثنائيات القطب المتعددة بعيدًا ( $⚞⚟ ⪫⪪ ⫸⫷$ ) عن نقطة التوصيل المركزية المشتركة للهوائي المُجمّع. ^{[ ah ]}

مروحة أحادية القطب: الهوائي أحادي القطب المروحي ، أو الهوائي متعدد الأقطاب الأحادية، هو نصف هوائي ثنائي القطب مروحي: فهو يجمع عدة هوائيات أحادية القطب بأحجام مختلفة، تشترك جميعها في نقطة تغذية واحدة، حيث ^صُمم كل منها للإرسال بكفاءة على نطاق ترددي أو نطاق فرعي مختلف. ومثل جميع الهوائيات أحادية القطب، يتطلب نظام تأريض ليعمل. تصميمه للعمل بنطاق ترددي واسع أو عريض النطاق مطابق تقريبًا لتصميم الهوائي ثنائي القطب ^{المروحي}^.

مصفوفة ثنائية القطب ذات دورية لوغاريتمية: تتميز مصفوفات ثنائيات الأقطاب الدورية اللوغاريتمية بنطاق ترددي واسع لأنها تتكون من عدة ثنائيات أقطاب تشترك في نقطة تغذية واحدة، ولذا تستحق الذكر في هذا القسم، ولكنها مُفصّلة بالكامل في القسم الفرعي الخاص بمصفوفات الإرسال الطرفية أدناه . تُصنع الهوائيات الدورية اللوغاريتمية من سلسلة متراصة من ثنائيات أقطاب متناقصة الطول تدريجيًا لتحقيق التوجيه. ونتيجة لذلك، يُرسل الهوائي بكفاءة (مع كسب متفاوت) ضمن نطاق الترددات بين تردد الرنين لأطول ثنائي قطب في الخلف، وصولًا إلى تردد الرنين الأعلى لأقصر ثنائي قطب في الأمام. ويتمتع نطاق ترددات الإرسال الفعال بنطاق أوسع من نطاق الترددات التي تكون عندها مصفوفة ثنائيات الأقطاب ذات توجيه فعال.

هوائي مصفوفة

تتكون هوائيات المصفوفة من عدة هوائيات بسيطة، إما خطية أو حلقية أو مزيج منهما. تعمل هذه الهوائيات البسيطة المتوازية معًا كهوائي مركب واحد. يمكن أن تكون الهوائيات البسيطة المكونة لها ثنائية القطب، أو أحادية القطب، أو حلقية، أو مزيجًا من الحلقات وثنائيات القطب. توجد ثلاثة أو أربعة أنواع منها، تُعرف،من بين أنواع أخرى، باسم مصفوفات التوجيه الجانبي ، ومصفوفات التوجيه الأمامي ، والمصفوفات الطفيلية .

مصفوفات برود سايد

هوائيات قطاعية (أشرطة بيضاء) على برج الهاتف الخلوي . تشع مصفوفات خطية من ثنائيات الأقطاب المكدسة داخل العلب البيضاء الطويلة شعاعًا مسطحًا على شكل مروحة.
مصفوفة خطية من ثنائيات الأقطاب المطوية بترددات عالية جدًا
مصفوفة خطية رباعية من هوائيات البث التلفزيوني على شكل جناح الخفاش، ألمانيا
هوائي تلفزيوني لنطاق UHF 470-890 ميجاهرتز، مزود بثمانية ثنائيات أقطاب على شكل فراشة مثبتة على الجانب، مدعومة بستارة شبكية عاكسة.
هوائي إرسال موجات قصيرة من نوع الستارة ، النمسا. يُمثل الصف الأمامي من ثنائيات الأقطاب المعلقة بين البرجين "مصفوفة" الإرسال، بينما يُمثل الصف الموازي من ثنائيات الأقطاب خلفها "ستارة" الانعكاس. أما البرجان، فهما مجرد حاملين لثنائيات الأقطاب.

تتكون مصفوفات الهوائيات الجانبية من عناصر متعددة متوازية أو متطابقة، تعمل بتقنية، وعادةً ما تكون ثنائية القطب. يمكن تكديسها على طول خط مستقيم - خط رأسي من عناصر رأسية أو خط أفقي من عناصر أفقية - أو يمكن وضعها في صف من العناصر المتوازية - تكديس رأسي من هوائيات أفقية أو صف أفقي من هوائيات رأسية. تُغذى جميع الهوائيات بنفس الطور، وتشع مجتمعةً شعاعًا عموديًا على المستوى الذي يحتوي على الهوائيات البسيطة، على غرار صف من رماة البنادق ،يطلقون جميعًا النار في وقت واحد وفي نفس الاتجاه، بشكل عمودي من خط الرماة.

عمودي متوازي: هوائي ثنائي القطب ذو مصفوفة عريضة، يتكون من عدة ثنائيات أقطاب، تُغذى بطور واحد، إما بوضع محاورها فوق بعضها البعض في خط رأسي واحد، أو نادرًا ما تُصفّ بشكل أفقي متلاصق. وهو هوائي متعدد الاتجاهات عالي الكسب، مما يعني أن معظم الطاقة تُشعّ في الاتجاهات الأفقية، مع تقليل الطاقة المهدرة في الإشعاع لأعلى أو لأسفل على الأرض. يبلغ كسبه 8-10 ديسيبل. يُستخدم كهوائيات لمحطات القاعدة لأنظمة الاتصالات اللاسلكية الأرضية المتنقلة ، مثل أنظمة الشرطة والإطفاء والإسعاف وسيارات الأجرة، وكهوائيات قطاعية لمحطات القاعدة الخلوية .

مجموعة ستائر: مصفوفة الستارة هي أحد التصاميم العديدة لهوائيات الإرسال الكبيرة والموجهة بعيدة المدى، والتي تُستخدم في محطات البث الإذاعي بالموجات القصيرة على نطاق التردد العالي . تتكون من مصفوفة مستطيلة رأسية من ثنائيات أقطاب متطابقة معلقة في صف متوازٍ أمام شاشة عاكسة مسطحة (الستارة). تتكون الشاشة أو الستارة من صف ثانٍ من الأسلاك الرأسية المتوازية، مدعومة جميعها بين برجين معدنيين. يتم توجيهها لإشعاع حزمة أفقية من موجات الراديو المستقطبة رأسيًا بكفاءة في السماء فوق الأفق مباشرة؛ بمجرد وصول الإشارة إلى طبقة الأيونوسفير متجاوزة الأفق، تنكسر الحزمة (أو "ترتد") عن طبقة F عائدة نحو الأرض، لتصل إلى مسافة مماثلة خلف الأفق، وربما تنعكس عن الأرض مرة أخرى. هناك العديد من تصاميم مصفوفات الستارة ، من بينها مصفوفات بروس ، وستائر ستيربا ، وستائر بوبتيل ، وهوائيات HRS ؛ الهوائي نصف المربع (أدناه) هو مصفوفة ستارة بسيطة، تحتوي على عنصرين إشعاعيين فقط وبدون شاشة عاكسة.

مصفوفة عاكسة: هوائيات ثنائية القطب متعددة في مصفوفة ثنائية الأبعاد مثبتة أمام شاشة عاكسة مسطحة، تسمى عادةً "ستارة". تستخدم في هوائيات إرسال واستقبال الرادار والتلفزيون فائق التردد.

نصف مربع ^{[ إعلان ]}: مصفوفة جانبية تتكون من قطبين أحاديين رأسيين "مقلوبين". تتوافق أطرافهما/قواعدهما المتدلية كهربائيًا مع قمم الأقطاب الأحادية العادية، وهي غير متصلة بالأرض. يتوافق الطرفان العلويان اللذان يتدلى منهما كل قطب أحادي كهربائيًا مع قاعدة قطب أحادي عادي، وهما نقطتا التغذية الاسمية للقطب الأحادي (غالبًا ما توضع نقطة التغذية الفعلية للنظام المدمج في مكان آخر). تتصل نقاط التثبيت في الأعلى بسلك طوله نصف طول موجة، والذي يعمل كسلك موازنة وخط تغذية لتقاطع الطور. الأقطاب الرأسية هي المشعات وتعمل كمصفوفة ستارة ثنائية العناصر بسيطة ، تشبه ستارة بوبتيل . الهيكل على شكل الحرف اليوناني $Π$ . ^{[ إعلان ]} على عكس نصف الحلقة المتشابهة في الشكل، لا يوجد أي جزء موصل من نصف المربع متصل مباشرة بالأرض أسفله. ^{[ ai ]} يعمل سلك التوصيل نصف الموجي من أعلى إلى أعلى كخط ضبط طور يحافظ على توافق طور الإشعاع الصادر من الجزأين الرأسيين؛ ويعمل هذا الخط كنقطة تغذية فعالة على الرغم من إمكانية توصيل نقطة التغذية الفعلية لنظام الهوائي بأكمله في مكان أكثر ملاءمة على الهوائي. تشع هوائيات نصف المربع من قرب قمتها، حيث تتصل الأجزاء الرأسية بالسلك الأفقي، وبالتالي، في الاتصالات بعيدة المدى، تميل إشاراتها إلى الإشعاع على طول خط رؤية محلي أوضح نحو الأفق، مقارنةً بهوائي أحادي القطب تقليدي ذي تغذية سفلية، والذي يأتي أقوى إشعاع له من الجزء الأقرب إلى قاعدته. ^{[ 14 ]}^{[ aj ]}

باتو: يُعرف أيضًا باسم " الهوائي الدوار الفائق" ، وهو هوائي مصفوفة جانبي متخصص يُستخدم في بث التلفزيون عالي التردد (VHF). وهو هوائي هجين ثنائي المخروط المسطح وهوائي دوار، يتكون من أزواج متعامدة من ثنائيات الأقطاب ذات مشعات تشبه أجنحة الخفافيش. شكل جناح الخفاش هو شكل ثنائي المخروط المسطح ("هوائي الفراشة") الذي يوفر نطاقًا تردديًا واسعًا ضروريًا لبث التلفزيون كامل القناة. يؤدي تكديس أجنحة الخفافيش عموديًا على سارية إلى تركيز المزيد من إشعاع الهوائيات مجتمعة في الاتجاه الأفقي، ومع وجود أزواج متطابقة بزوايا قائمة، يملأ كل زوج الفراغات في نظيره، مما يجعل نمط الإشعاع المشترك أقرب إلى أن يكون ^شامل^{الاتجاهات}^.

الشريط الميكروي: هوائي ميكروويف صغير الحجم مطبوع على لوحة دوائر مطبوعة (PCB). نظرًا لقصر الأطوال الموجية التي يتعامل معها، يمكن تشكيل هذا الهوائي الصغير لتحقيق كسب عالٍ في مساحة صغيرة، وذلك على شكل مصفوفة من هوائيات رقعية على ركيزة تُغذى بخطوط تغذية ميكروستريب . غالبًا ما تكون الهوائيات المطبوعة على لوحة الدوائر المطبوعة عبارة عن تركيبات من هوائيات صغيرة متعددة مختلفة، كل منها مصمم ليتمتع بمزايا أداء تكميلية تُعزز مزايا الهوائيات الأخرى. علاوة على ذلك، يمكن جعل عرض حزمة المكونات واستقطابها قابلين لإعادة التكوين بشكل فعال عن طريق دوائر التبديل والطور المطبوعة على نفس اللوحة. سهولة التصنيع باستخدام تقنيات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الحديثة جعلتها شائعة الاستخدام في الأجهزة اللاسلكية الحديثة.

كل من إطلاق النار الجانبي وإطلاق النار الأمامي

هوائي رادار PAVE PAWS ذو المصفوفة الطورية التابع لسلاح الجو الأمريكي للكشف عن الصواريخ الباليستية، ألاسكا. تتكون كل مصفوفة من المصفوفات المسطحة والمستديرة من 2677 هوائي ثنائي القطب متقاطع فردي.
تم تركيب مصفوفة هوائيات حلقية مركبة متعددة الاتجاهات في بينهال بوينت، بالقرب من كيلسي هيد ، كورنوال.

يمكن تسمية هذا القسم الفرعي أيضًا بـ "المصفوفات الطورية"، وهو نوع من الهوائيات الاتجاهية المركبة حيث تُوضع الهوائيات البسيطة المكونة له على مسافة كبيرة تعادل جزءًا من الطول الموجي، مع تغيير طور خط تغذية كل هوائي على حدة ، بحيث تصل الإشارة من موجة راديوية تتحرك في اتجاه محدد عبر تخطيط الهوائيات البسيطة المتعددة في وقت واحد إلى جهاز الاستقبال، وبالتالي تتعزز بشكل بناء؛ وعلى العكس من ذلك، تتداخل الموجات القادمة من اتجاهات أخرى بشكل هدام إما لقمع أو إزالة الإشارات من الاتجاهات غير المرغوب فيها. تعمل تقنية الطور نفسها في الاتجاه المعاكس، حيث تتحد الإشارات المرسلة من الهوائيات المتعددة لتشكيل جبهة موجية تنطلق في الغالب في اتجاه واحد. يمكن لتغيير الطور توجيه اتجاه استقبال وإرسال الإشعاع كهربائيًا دون تحريك الهوائيات فعليًا. ضمن حدود معينة، تتحسن دقة اختيار اتجاه معين مع زيادة عدد الهوائيات، و/أو مع زيادة المسافة بين الهوائيات.

مصفوفة طورية: هوائي عالي الكسب يُستخدم في نطاق ترددات UHF والميكروويف، قابل للتوجيه إلكترونيًا عبر تعديلات الطور ، من كونه هوائيًا موجهًا نحو الأمام إلى هوائي موجه نحو الجانب، وكل الاتجاهات بينهما. يتكون من عدة ثنائيات أقطاب في مصفوفة ثنائية الأبعاد، يُغذى كل منها عبر مُغير طور إلكتروني ، ويتم التحكم في مُغيرات الطور بواسطة نظام تحكم حاسوبي. يمكن توجيه الشعاع فورًا في أي اتجاه بزاوية واسعة أمام الهوائي. يُستخدم في أنظمة الرادار والتشويش العسكرية.

هوائي أدكوك: هوائي أدكوك عبارة عن زوج من مصفوفات الهوائيات المتجاورة ذات الإطلاق الأمامي، ولذلك فهو هوائي جانبي. يتكون من أربعة هوائيات ثنائية القطب (أو أحادية القطب) متوازية، متساوية الحجم والمسافة، ومرتبة عموديًا عند زوايا مربع. يتم تشغيل جميع الهوائيات الثنائية القطب، ولكن بأطوار متعاكسة للعناصر المتجاورة، وأطوار متطابقة للعناصر في الزوايا المتقابلة. إن الجمع بين تباعد وطور العناصر الثنائية القطبية يجعل مجموعة العناصر المصفوفة ذات اتجاهية متوسطة. على عكس المصفوفات الطورية، يتم تدوير هوائيات أدكوك عادةً بشكل فعلي نحو اتجاه معين، بدلاً من توجيهها عن طريق تغيير الطور على خطوط التغذية.

مصفوفات إطلاق النار الطرفية

مصفوفة ثنائية القطب مستوية دورية لوغاريتمية للترددات من 140 إلى 470 ميجاهرتز

يتم تغذية عناصر التحفيز في مصفوفات Endfire خارج الطور، مع فرق الطور الذي يتوافق مع المسافة بينها؛ وهي تشع داخل المستوى الذي تقع فيه جميع الهوائيات المتوازية المكونة لها.^{[ 3 ]}^{[ 15 ]}^{[ 4 ]}^(ص283-371)

استكمالاً لتشبيه الرماة ، يعمل نظام إطلاق النار الموجه بشكل مشابه لصف من الرماة، واحد خلف الآخر؛ ثلاثة مثلاً: أحدهم مستلقٍ على الأرض، والثاني راكع خلف الأول، والأخير واقف خلفهم، جميعهم يصوبون في نفس الاتجاه الذي اصطفوا فيه، حيث يطلق الرماة في الخلف النار فوق رؤوس الرماة الذين أمامهم. يطلق كل رامي طلقته في اللحظة التي تمر فيها رصاصات الرماة الخلفيين فوقه، بحيث تتجمع جميع الرصاصات في مجموعة واحدة متراصة، وتصل جميعها إلى الهدف في وقت واحد.

مصفوفة ثنائية القطب ذات دورية لوغاريتمية: هوائي ثنائي القطب ذو مصفوفة طرفية، يتكون من عدة عناصر ثنائية القطب على ذراع بأطوال متناقصة تدريجيًا من الخلف إلى الأمام، جميعها متصلة بخط النقل بقطبية متناوبة. وهو هوائي اتجاهي ذو نطاق ترددي واسع، مما يجعله مثاليًا للاستخدام كهوائي تلفزيون على أسطح المنازل، على الرغم من أن كسبه أقل بكثير من هوائي ياغي ذي حجم مماثل. يُطلق عليه أحيانًا اسم هوائي "عظم السمكة" نظرًا لشكله الذي يشبه أضلاع السمكة. ^{[ ak ]} بالنسبة للأطوال الموجية الطويلة في نطاق التردد العالي المنخفض ، قد تُصنع المصفوفة من أقطاب أحادية مثبتة على الأرض بدلًا من الأقطاب الثنائية.

المصفوفات الطفيلية

مصفوفة ياغي-أودا ثنائية القطب الطفيلية المستوية ، مع عنصر ثنائي القطب مطوي ، مصممة لقنوات التلفزيون التناظرية 2-4 و47-68 ميجاهرتز
هوائي موكسون. صُنعت مراكز القطعتين اليمنى واليسرى، بالإضافة إلى ذراع الهوائي الأوسط بالكامل، من أنابيب معزولة، مما يحافظ على الفصل الكهربائي بين القطعتين الأمامية والخلفية الطويلتين.
هوائي رباعي العناصر يستخدمه هواة الراديو ذو شكل " صندوقي كلاسيكي "
تفاصيل شكل رباعي مكون من ثلاث حلقات متوازية المستويات وحلقات دائرية كبيرة (لذا فهو ليس شكلاً رباعياً فعلياً )

المصفوفات الطفيلية نوعٌ خاص من مصفوفات الإرسال الطرفية، تتكون من هوائيات متعددة، عادةً ثنائية القطب، مع عنصر مُحفِّز واحد وبقية العناصر طفيلية ، تستمد الطاقة من الشعاع المُشع، ثم تُعيد بثّ هذه الطاقة على طول خط قضبان الهوائي. تُعدّ المصفوفات الطفيلية أقربنظائر الترددات الراديوية للعدسات البصرية المركبة المصنوعة من تركيبات عدسات بسيطة . ويمكن تشبيهها أيضًا بفريق من لاعبي تنس الريشة المهرة ، حيث يقف المُرسِل في الخلف أو بالقرب منه، بينما يقوم كل زميل له في المقدمة بضرب كرة الريشة أثناء مرورها، لدفعها للأمام بدقة أكبر.

ياغي-أودا: يُعرف أيضًا باسم " ياغي "، وهو عبارة عن مصفوفة طفيلية تُعدّ من أكثر الهوائيات الاتجاهية شيوعًا في نطاقات الترددات العالية جدًا (UHF) والترددات العالية جدًا (VHF) والترددات العالية العليا (HF) . يتكون هوائي ياغي-أودا من عدة عناصر ثنائية القطب نصف موجية مُرتبة بحيث تكون محاورها متوازية في نفس المستوى، مع عنصر واحد مُشغّل بطول رنين موصول بخط التغذية، وعادةً ما يكون العنصر قبل الأخير والأطول في المصفوفة. ^{[ ak ]} أما العناصر الأخرى فهي طفيلية ، حيث تعكس الإشارة المُشعّة وتوجهها في حزمة أضيق، ومن هنا جاءت تسميته بهوائي الحزمة . ^{[ al ]} يمكن أن تكون الهوائيات البسيطة المُستخدمة في صنع هوائي ياغي-أودا إما هوائيات خطية أو خطية منحنية، أو هوائيات حلقية ( هوائي رباعي )، أو (نادرًا) مزيجًا من الهوائيات الحلقية والهوائيات السلكية المستقيمة.; تُستخدم هوائيات ياغي-أوداس في تركيبات التلفزيون على أسطح المنازل ، ووصلات الاتصال من نقطة إلى نقطة، والاتصالات بعيدة المدى عبر الموجات القصيرة باستخدام انعكاس الموجات السماوية (التخطي) من طبقة الأيونوسفير. يتراوح كسبها عادةً بين 10 و20 ^ديسيبل^، وذلك حسب عدد عناصر التوجيه المستخدمة، إلا أن ^نطاق ترددها ضيق للغاية.

هوائي موكسون: يُعرف أيضًا باسم مستطيل موكسون ؛ وهو عبارة عن هوائي ياغي-أودا ثنائي القطب ، وبالتالي فهو مصفوفة طفيلية صغيرة، حيث تُثنى نهايات ثنائيات الأقطاب باتجاه بعضها البعض وتُوصل بواسطة عازل لتشكيل شكل مستطيل. عادةً ما يُستخدم كزوج ثنائي قطب مُحرك-عاكس عند تردد التصميم، ولكن يمكن استخدامه أيضًا، وإن كان بشكل أقل كفاءة، كزوج مُحرك-مُوجه عند تردد آخر. تُثنى نهايات ثنائيات الأقطاب المنفصلة إلى الداخل، باتجاه بعضها البعض، وتُوصل بواسطة سلك معزول أو أنبوب متين لتشكيل شكل مستطيل. يُضفي ثني النهايات وتوصيلها مزيدًا من المتانة على الهوائي تحت تأثير الرياح ، ويُقلل من عرضه إلى حد ما، مما يجعل الهوائي الاتجاهي أسهل في الدوران من هوائي ياغي-أودا كامل العرض. ^{[ 16 ]}

رباعي: على الرغم من أن مصطلح " رباعي " قد يشير إلى حلقة واحدة على شكل رباعي ، إلا أنه يُستخدم عادةً للإشارة إلى حلقتين أو أكثر متوازيتين مُكدستين على شكل مصفوفة طفيلية. وعلى الرغم من أن الحلقات غالبًا ما تكون مربعة الشكل، لتقليل القطر والارتفاع، إلا أنه يمكن أن تكون الحلقات الفردية بأشكال غير رباعية، على الرغم من التسمية الشائعة. للوهلة الأولى، تُشبه الهوائيات الرباعية المربعة إطار طائرة ورقية . تتصل حلقة واحدة فقط من الحلقات الرباعية بخط التغذية، وتعمل هذه الحلقة كمحرك للهوائي وهي المصدر الأصلي للإشارة المُشعّة. أما الحلقات الأخرى فهي عناصر طفيلية تعمل كعاكسات أو موجهات، حيث تُركز الموجات المُشعّة في اتجاه واحد أضيق، مما يزيد من الكسب. تُعد الهوائيات الرباعية هوائيات ياغي-أودا مصنوعة من حلقات بدلاً من ثنائيات الأقطاب أو أحادية القطب، وتُستخدم أيضًا كهوائيات اتجاهية على نطاقات التردد العالي للاتصالات قصيرة الموجة. تُفضّل هذه الهوائيات أحيانًا للأطوال الموجية الأطول لأنها (إذا كانت مربعة) يبلغ عرضها نصف عرض هوائي ياغي المصنوع من ثنائيات الأقطاب، كما أنها تتمتع بتوجيهية أفضل قليلًا. ^{[ 3 ]}^{[ 13 ]}^{[ 2 ]}

هوائي الفتحة

هوائي تلفزيون UHF عاكس للزاوية مع عنصر ثنائي القطب على شكل "ربطة عنق" في مركزه
تلسكوب الراديو المكافئ التابع لجامعة تسمانيا في سيدونا، جنوب أستراليا ^[¹⁷^]
هوائي طبق كاسجرين التابع لناسا ذو كسب عالٍ للغاية (~70 ديسيبل).
نطاق تردد هوائي الميكروويف ذو القرن 0.8-18 جيجاهرتز
هوائي فتحة رادار بحري من نوع X (8-12 جيجاهرتز) على متن سفينة حربية
هوائي عدسة عازلة يستخدم في تلسكوب الراديو ذي الموجات المليمترية.

يتكون هوائي الفتحة من هوائي تغذية ثنائي القطب صغير أو هوائي تغذية حلقي مُدمج داخل هيكل ثلاثي الأبعاد أكبر حجمًا، يعمل على توجيه الموجات الراديوية من هوائي التغذية في اتجاه معين، والعكس صحيح. غالبًا ما يكون هيكل التوجيه على شكل طبق أو قمع، ويكون كبيرًا نسبيًا مقارنةً بالطول الموجي، ويحتوي على فتحة لإصدار الموجات الراديوية في اتجاه واحد فقط. ولأن هيكل الهوائي الخارجي نفسه غير رنيني، فإنه يُمكن استخدامه لنطاق واسع من الترددات، وذلك باستبدال هوائي التغذية الداخلي أو إعادة ضبطه ، والذي غالبًا ما يكون رنينيًا.

عاكس الزاوية: هوائي توجيهي ذو كسب متوسط يبلغ حوالي 8 ديسيبل، يُستخدم غالبًا في نطاق ترددات UHF. يتكون من ثنائي قطب مثبت أمام شاشتين معدنيتين عاكستين متصلتين بزاوية، عادةً 90 درجة. يُستخدم كهوائي تلفزيون UHF على أسطح المنازل، ولوصلات البيانات من نقطة إلى نقطة.

القطع المكافئ: يُعد هذا الهوائي عالي الكسب الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في نطاق ترددات الميكروويف وما فوقها. ويتكون من عاكس مكافئ معدني على شكل طبق ، مزود بهوائي تغذية في البؤرة. يتميز هذا الهوائي بكسب عالٍ جدًا، يصل إلى 60 ديسيبل، ولكن يجب أن يكون حجم الطبق كبيرًا مقارنةً بطول الموجة. يُستخدم في هوائيات الرادار ، ووصلات البيانات من نقطة إلى نقطة، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، والتلسكوبات الراديوية .

بوق: يتكون الهوائي البوقي من بوق معدني متوهج متصل بموجه موجي . وهو هوائي بسيط ذو كسب متوسط يتراوح بين 15 و 25 ديسيبل، ويستخدم في تطبيقات مثل أجهزة الرادار وأجهزة قياس الإشعاع ، وكهوائيات تغذية للأطباق المكافئة.

فتحة: يتكون من موجه موجي به فتحة واحدة أو أكثر لإصدار الموجات الميكروية. تُصدر هوائيات الفتحة الخطية حزمًا ضيقة على شكل مروحة. تُستخدم كهوائيات بث UHF وهوائيات رادار بحرية .

عدسة: يتكون هوائي العدسة من طبقة عازلة ، أو شاشة معدنية، أو بنية متعددة الموجهات ذات سماكات متفاوتة، مثبتة أمام هوائي التغذية . تعمل الموجهات/الشاشة/المادة العازلة على انكسار الموجات الراديوية، وتركيزها على هوائي التغذية، على غرار عدسة التركيز الموضوعة أمام مصباح يدوي.

رنان عازل: يتكون جزء "الرنان" من قطعة صغيرة كروية أو قرصية الشكل من مادة عازلة ، توضع عند فتحة دليل الموجة، حيث تُثار المادة بواسطة الموجات التي تُغذى إلى الطرف الآخر من الدليل. إذا صُمم جيدًا، فإن المادة الرنانة تعيد إشعاع الموجات الممتصة بكفاءة. يُستخدم هذا الجهاز عند ترددات الموجات المليمترية ( حوالي 10-100 جيجاهرتز ).

هوائي الموجة المتنقلة

رسم متحرك يُظهر هوائي مشروبات.
هوائي رباعي، مشابه للهوائي المعيني ، في محطة بث موجات قصيرة نمساوية. يشع حزمة أفقية بتردد 5-9 ميجاهرتز، وقدرة 100 كيلوواط.
مجموعة من أربعة هوائيات حلزونية محورية تُستخدم لتتبع الأقمار الصناعية، فرنسا

على عكس الهوائيات التي نوقشت حتى الآن، فإن هوائيات الموجة المتنقلة ليست رنانة، لذا فهي تتمتع بنطاق ترددي واسع بطبيعتها. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{(ص 549-602)} وهي عادةً هوائيات سلكية يبلغ طولها عدة أطوال موجية، تنتقل خلالها موجات الجهد والتيار في مسار واحد، في اتجاه واحد، على عكس الهوائيات الرنانة التي ترتد فيها الموجات ذهابًا وإيابًا لتشكيل موجات مستقرة .

لضمان استقبال هوائيات الموجات المتنقلة في اتجاه واحد، تُنهى عادةً بمقاوم ^عند أحد طرفيها، ^بحيث تتطابق مقاومة ^{المقاوم} مع المعاوقة المميزة لسلك الهوائي . يؤدي تطابق معاوقة الإنهاء مع سلك الهوائي إلى زيادة امتصاص المقاوم للموجات المتجهة نحوه على طول سلك الهوائي، وبالتالي لا تنعكس أي إشارات تقريبًا من الاتجاهات غير المرغوب فيها نحو نقطة التغذية. وبما أن المقاوم يمتص الموجات المعترضة المتجهة نحو طرفه من الهوائي، فإن نقطة تغذية الهوائي المقابلة للمقاومة لا تستقبل إلا الموجات المتجهة بعيدًا عن المقاوم ونحو نقطة التغذية. عند استخدام الإنهاء المقاوم للاستقبال، فإنه يزيل أكثر من نصف الضوضاء الواردة من جميع الاتجاهات، مع الحفاظ على كامل طاقة الإشارة من الاتجاه المطلوب.

كلما زاد طول هوائي الموجة المتنقلة ( بالأطوال الموجية )، ضاق نطاق استقباله، مقترباً أو متجاوزاً أداء هوائيات الحزمة المركبة . ونظراً لأطوالها الكبيرة، يصعب توجيه هوائيات الموجة المتنقلة، لذا يجب تركيب هوائي ثابت لكل اتجاه مطلوب. ويُفضل أن يتراوح طول هوائيات الموجة المتنقلة الفردية بين 1.5 و2.5 موجة من طرف إلى طرف، مما يتطلب مساحة واسعة لوضعها. وفي نطاق التردد العالي المنخفض ، تُصبح هوائيات الموجة المتنقلة غير عملية لمن لا يملكون مساحة كبيرة، نظراً لصعوبة توفير مساحة كافية لتركيب عدة هوائيات طويلة للاستقبال من اتجاهات متعددة.

عند استخدام المقاومة للإرسال، تصبح هوائيات الموجة المتنقلة غير فعالة، لأنها تمتص أي موجة راديوية بعد مرورها مرة واحدة عبر سلك الهوائي، على عكس الهوائي الرنيني الذي تتكرر فيه الموجات الراديوية ذهابًا وإيابًا عدة مرات، مما يمنح الإشارة فرصًا متعددة للإشعاع. ^{ومع ذلك ،}^{نظرًا لأن المقاومة الطرفية} تجعلها غير رنانة، يمكن تغذية هوائيات الموجة المتنقلة بالطاقة بسهولة بغض النظر عن التردد، على عكس الهوائيات الرنانة التي لا تحتوي ^على مُطابقات تردد ، والتي تقتصر على ترددات قريبة جدًا من ترددات رنينها. ولأنها لا تخضع لقيود عملية على التردد، قد تظل هوائيات الموجة المتنقلة مفضلة للإرسال إذا كان ^من الممكن قانونيًا وكهربائيًا رفع طاقة الإرسال بما يكفي لتعويض كمية الطاقة الكبيرة المهدرة على شكل حرارة في المقاومة الطرفية.

مشروب: أبسط هوائي أحادي الاتجاه للموجات المتنقلة. يتكون من سلك مستقيم يتراوح طوله بين طول موجة واحدة وعدة أطوال موجية، معلق بالقرب من الأرض، ومتصل بجهاز الاستقبال من أحد طرفيه، وينتهي من الطرف الآخر بمقاومة تساوي معاوقته المميزة (عادةً ما بين 400 و800 أوم ). يتميز نمط إشعاعه بفص رئيسي بزاوية منخفضة في السماء من الطرف المتصل. يُستخدم هذا الهوائي لاستقبال الموجات السماوية المنعكسة من طبقة الأيونوسفير في اتصالات الموجات القصيرة بعيدة المدى بتقنية "القفز".

معيني: يتكون هذا الهوائي من أربعة أقسام سلكية متساوية على شكل معين ( ◊ $,〈〉$ ). يُغذى بخط تغذية متوازن عند إحدى الزوايا الحادة ، بينما يتصل الجانبان الآخران بمقاومة تساوي المعاوقة المميزة للهوائي عند الزاوية الحادة المقابلة. يُتيح هذا التصميم استقبالًا جيدًا للموجات القصيرة واسعة النطاق ، مع فص رئيسي أفقي ذي اتجاهية معينة، يستقبل الموجات المتجهة من المقاومة الطرفية عند إحدى الزوايا الحادة نحو نقطة التغذية عند الزاوية الحادة الأخرى. كلما زاد طول المعين (بالأطوال الموجية)، زادت اتجاهية الهوائي. يُعد هذا الهوائي دائمًا خيارًا ممتازًا للاستقبال، ويمكن استخدامه في الاتصالات ثنائية الاتجاه عبر الموجات السماوية عندما يكون من الممكن عمليًا زيادة طاقة الإرسال بما يكفي لتعويض الطاقة المبددة في المقاومة الطرفية.

موجة متسربة: تُستخدم هوائيات الموجات المتسربة لترددات الميكروويف حيث تمر إشارات الميكروويف عادةً عبر الموجهات الموجية بدلاً من الأسلاك الصلبة. تُصنع هذه الهوائيات عن طريق قطع فتحات، أو "ثقوب"، في موجه موجي أو كابل محوري ، مما يسمح للإشارة بالإشعاع على طول الفتحة (ومن هنا جاءت تسمية "الموجات المتسربة").

الوضع المحوري الحلزوني

يتكون هذا الهوائي من سلك حلزوني الشكل مثبت فوق أو أمام شاشة عاكسة (

⸠ꕊ )،

ويبلغ طوله الإجمالي الملفوف ما لا يقل عن طول موجة واحدة . يشع الهوائي من الطرف المفتوح للحلزون حزمة من الموجات المستقطبة دائريًا ، بكسب نموذجي يبلغ 15 ديسيبل. يُستخدم هذا الهوائي في نطاقي الترددات العالية جدًا (VHF) والترددات فوق العالية (UHF) حيث تكون أحجام الهوائيات مناسبة. ويُستخدم غالبًا في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، التي ^تعتمد^على الاستقطاب الدائري لأنه غير حساس للدوران النسبي على محور الحزمة ^.

لا ينبغي الخلط بينه وبين هوائي "البطة المطاطية" (الحلزون في الوضع العادي) ، وهو أصغر بكثير . ^{[ w ]}

أنواع أخرى من الهوائيات

فيما يلي بعض أنواع الهوائيات التي لا تتناسب بسهولة مع أي من الأنواع المذكورة أعلاه.

لاحظ أنه على الرغم من أنه قد يبدو من قبيل المزاح وصف الهوائيات الموضوعة على الأرض (أو حتى المدفونة فيها!) بدلاً من وضعها عالياً في الهواء، إلا أنها تعمل بالفعل، وإن كان ذلك مع بعض القيود.

هوائيات أرضية، وهوائيات مدفونة، وهوائيات أرضية: تُصنع الهوائيات الأرضية من أسلاك مدفونة تحت التربة، ولذا تُسمى أيضًا بالهوائيات المدفونة ؛ أما إذا وُضعت على سطح التربة بدلًا من دفنها فيها، فتُسمى هوائيات أرضية . يقتصر استخدام معظم الهواة على هوائيات استقبال الموجات المتوسطة والطويلة غير الموجهة ، بينما تُستخدم ثنائيات الأقطاب الأرضية للإرسال ^[^aq^] في الاتصالات العسكرية مع الغواصات . لكي تعمل هذه الهوائيات، يجب أن يكون السلك قريبًا بما يكفي من سطح التربة لتتمكن الموجات الراديوية من اختراقه والوصول إليه؛ وتتميز الموجات المتوسطة والطويلة بقدرة أفضل على اختراق التربة، وعلى الرغم من ندرتها، إلا أن هذه هي النطاقات التي تُستخدم فيها الهوائيات المدفونة بكثرة. ^[¹⁸^]^[^ar^]

هوائيات ذات مقاومة تحميلية: إحدى طرق صنع هوائي عريض النطاق هي وضع عنصر مقاوم في المسار الكهربائي للهوائي، ويُخفى أحيانًا ويُحسَّن انتقائيته للترددات بتضمين النحاس الأصفر أو القصدير داخل ملف حث. تُستخدم المقاومة الإضافية لتخميد الرنين ، وبالتالي تقليل المفاعلة المزعجة الموجودة في معظم الهوائيات عند الترددات البعيدة عن الرنين، والترددات القريبة جدًا من الرنين المضاد . يسمح تخميد الرنين للمقاومة بالتشغيل الكافي على أي تردد، ولكن على حساب هدر بعض طاقة الإرسال في المقاومة. من الأمثلة على ذلك هوائي أحادي القطب ذو قفص محوري منتهي ( TC2M ) ، ^[ 19 ^]^وهوائي^ثنائي القطب مطوي مائل (T2FD ⁾ ، وهوائي روبنسون-بارنز المماثل (وهو في الأساس ^T2FD^مع سلك ^ثالث^موازٍ للسلكين الآخرين) . ^[²⁰^]

هوائي سلكي عشوائي: يصف موكسون (1993) هوائي السلك العشوائي بأنه "قطعة سلك غريبة" . ^{[ 16 ]} وهو الهوائي غير الرسمي النموذجي الذي يُنصب للاستماع إلى إشارات الموجات القصيرة واستقبال بث AM من المحطات البعيدة . ^{[ كما ]} يتكون هوائي السلك العشوائي من سلك هوائي غير مخطط له/متاح، إما ممتدًا في الهواء الطلق بين دعامات مرتفعة، أو في الداخل عبر السقف، ويمتد بنمط متعرج غير منتظم على طول الجدران أو بين الدعامات. ^{[ عند ]} عادةً ما يتم توصيل الطرف القريب من سلك الهوائي مباشرةً بالجزء الخلفي من جهاز الراديو.

هوائي ثعباني: تُسمى الهوائيات السلكية العشوائية الموضوعة على سطح الأرض "هوائيات الثعبان"، والتي لا يمكن تمييزها بوضوح على أنها نوع معين.

هوائي BOG: هوائي "المشروب على الأرض" - والذي يُطلق عليه غالبًا اسم "هوائي المستنقع" - هو هوائي على شكل ثعبان يُمدد في خط مستقيم، وتكون نهايته المقابلة لنقطة التغذية مؤرضة. وهو هوائي موجة متحركة، ويمكن اعتباره من الناحية الفنية حالة متطرفة لهوائي "المشروب" المنخفض .

هوائي السجل: هوائي "الحلقة الأرضية" - والذي يُطلق عليه غالبًا اسم "هوائي الجذع" - عبارة عن حلقة سلكية مسطحة موضوعة على أرض مكشوفة، على شكل بيضاوي أو مستطيل، مع توصيل طرفيها بخط تغذية. وهو أكثر شيوعًا من هوائيات "الثعبان" أو "المستنقع" نظرًا لأنه يتطلب ربع المساحة الخطية تقريبًا (على الرغم من أنه يشغل مساحة مربعة أكبر). ويتمتع بنفس ميزة جميع الهوائيات المغناطيسية: فهو "غير حساس" لضوضاء الشرارة الكهربائية القادمة من مكان قريب - ضمن سدس طول الموجة المستقبلة تقريبًا. ولأنه يستجيب للجزء المغناطيسي من الموجات الكهرومغناطيسية، ولأن معظم أنواع التربة أكثر شفافية للمجالات المغناطيسية من المجالات الكهربائية، فمن المتوقع أن يُظهر فقدًا أقل للإشارة نتيجة امتصاص التربة مقارنةً بهوائيات "الثعبان" أو "المستنقع" التي تستجيب للجزء الكهربائي.

متجانس الخواص

الهوائي المتساوي الخواص ( المشع المتساوي الخواص ) ليس هوائيًا حقيقيًا: إنه هوائي افتراضي ، عديم الاتجاه تمامًا، يشع طاقة إشارة متساوية في جميع الاتجاهات الرأسية والأفقية والعرضية. غالبًا ما يُستخدم المصباح المتوهج القديم كمثال على مشع متساوي الخواص تقريبًا (للحرارة والضوء). ومن المفارقات، أن كل هوائي من أي نوع، يقل طوله الكهربائي عن 1/10 من طول الموجة تقريبًا في أطول أبعاده، يكون متساوي الخواص تقريبًا ، ولكن لا يمكن لأي هوائي حقيقي أن يكون متساوي الخواص تمامًا .

إن الهوائي المتساوي الخواص تمامًا ليس إلا نموذجًا رياضيًا ، يُستخدم كأساس للمقارنة لحساب توجيهية أو كسب الهوائيات الحقيقية. لا يمكن لأي هوائي حقيقي أن يُنتج نمط إشعاع متساوي الخواص تمامًا ، ولكن نمط الإشعاع المتساوي الخواص يُعد مرجعًا لأسوأ الحالات الممكنة لمقارنة مدى قدرة الهوائيات الأخرى، بغض النظر عن نوعها، على بث إشعاع إضافي في اتجاه مُفضل.

تقترب جميع الهوائيات البسيطة أكثر فأكثر من كونها متساوية الخواص، حيث تزداد الموجات التي ترسلها أو تستقبلها في الطول إلى ما يتجاوز عدة أضعاف أطول جانب من جوانب الهوائي.

هوائيات شبه متساوية الخواص

يمكن صنع هوائيات حقيقية متساوية الخواص تقريبًا عن طريق دمج اثنين أو ثلاثة هوائيات صغيرة، مع محاذاة كل عنصر صغير (طوله الكهربائي أقصر من ~ 1 / 10 موجة ) بشكل مختلف عن العناصر الأخرى .

تُستخدم الهوائيات شبه متساوية الخواص كهوائيات طوارئ على الأقمار الصناعية ، لأنها تعمل حتى لو كان القمر الصناعي مائلاً عن محطة الاتصالات الخاصة به. كما تُستخدم أحيانًا في أجهزة قياس قوة الإشارة ، أو كهوائيات استقبال أو إرسال مرجعية قياسية لاختبار الهوائيات الأخرى، حيث لا تُشكل الانحرافات الطفيفة مشكلة: إذ تُقاس قوة الإشارة بنفس القيمة تقريبًا بغض النظر عن الاتجاه.

الاتجاه الشامل ليس متساوي الخواص

لا ينبغي الخلط بين الهوائيات متساوية الخواص ، التي لا وجود لها في الواقع، والهوائيات متعددة الاتجاهات ، التي هي حقيقية وشائعة إلى حد ما.

يشع الهوائي متساوي الخواص طاقة متساوية في الأبعاد الثلاثة، بينما يشع الهوائي متعدد الاتجاهات طاقة متساوية في جميع الاتجاهات الأفقية ، ولكن طاقة ضئيلة أو معدومة في الاتجاه الرأسي. تتغير الطاقة المشعة للهوائي متعدد الاتجاهات بتغير زاوية الارتفاع: تكون في أقصى حد لها أفقيًا، ثم تتناقص كلما ارتفعت زاوية الارتفاع لتتماشى مع المحور الرأسي للهوائي. بعض أنواع الهوائيات - مثل الهوائيات الرأسية القصيرة أو الحلقات المغناطيسية الأفقية الصغيرة - لا تشع على الإطلاق في الاتجاه الرأسي تمامًا، حتى مع زيادة الطول الموجي؛ قارن هذا الحفاظ على الاستجابة الصفرية في الاتجاه الرأسي بالهوائي متساوي الخواص المثالي، الذي يشع بالتساوي في جميع الاتجاهات.

ملحوظات

1 2
غالبًا ما تشير هذه المقالة إلى الطول الموجي للموجات الراديوية داخل كل من الهوائيات وأسلاكها، وكذلك الكابلات المتصلة بها، ولكن هذا الطول أقصر فعليًا بقليل عند قياسه داخل الهوائي من الطول الموجي المألوف للموجات التي تمر عبر الهواء (وفي الفضاء الحر )، والذي تحدده $\ \lambda ={\tfrac {\ c\ }{f}}\ ,$ $\ \lambda ={\tfrac {\ c\ }{f}}\ ,$ حيث λ داخل الهوائي هو الطول الموجي الأقصر ، و c داخل الهوائي هي سرعة الضوء الأبطأ . أما f فهو التردد الراديوي ، وهو نفسه داخل الهوائي وخارجه. تنشأ مشاكل في فهم الهوائيات إذا لم يتم تتبع السرعات المختلفة للكهرباء داخل المواد الموصلة للهوائي بدقة، والتي تكون جميعها أصغر (أبطأ) من سرعة الضوء في الفضاء الحر، أو مساوية لها على الأكثر. $\ c\leq c_{0}\ ,$ $\ c\leq c_{0}\ ,$ أين $\ c_{0}\$ $\ c_{0}\$ تمثل ω السرعة القصوى للضوء في الفراغ (أو الهواء )، بينما تمثل c سرعة الضوء الأبطأ في الهوائي . وتُسمى نسبة السرعة الفعلية في الهوائي إلى سرعة الضوء في الفضاء الحر عامل السرعة. $\ V_{\mathsf {F}}={\tfrac {c\ }{~c_{0}\ }}\ ,$ $\ V_{\mathsf {F}}={\tfrac {c\ }{~c_{0}\ }}\ ,$ يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالطول الكهربائي ، وهو مزيج من ثلاثة أسباب مختلفة، وكلها مضاعفات لسعة سلك الهوائي :
1. تعمل المادة العازلة المحيطة بالموصل على إبطاء سرعة الضوء المار عبره عن طريق تغيير السماحية الفعالة للفراغ المحيط به. وقد يكون سبب ذلك العزل البلاستيكي، أو الأغلفة البلاستيكية الواقية للأسلاك، أو في بعض الحالات، أصباغ أكسيد المعادن ومبيدات الفطريات الموجودة في الطلاء.
2. هناك سببان آخران لتقصير الهوائي بشكل فعال، وهما " تأثيرات الأطراف " المعقدة والمحبطة ، والتي تؤدي إلى أن تقلل الصيغ التقليدية لسعة السلك المنتظمة لكل وحدة طول من تقدير السعة عند أطراف الهوائي بشكل كبير. أولاً، بسبب المساحة المفتوحة كهربائياً بالقرب من أطراف الهوائي، مما يتسبب في زيادة مفاجئة في السعة لكل وحدة طول ( $C'$ ) بالقرب من نهايات السلك (انظر معادلات التلغراف ). ثانياً، توفر النهايات القصيرة لشعاع الهوائي أو قمة عمود الهوائي سطحاً جديداً لمزيد من السعة. ومما يزيد من تفاقم مشكلة هذين السببين للسعة الزائدة أنهما يؤثران على جزء الهوائي الذي تكون فيه الفولتية أعلى ما يمكن - فولتية عالية للغاية، حتى مع بضعة واط من طاقة الإرسال.
3. ثمة مشكلة أخرى، وإن كانت طفيفة التأثير نسبيًا، وهي سعة الهوائي بالنسبة للأرض في أجزاء الهوائي القريبة جدًا من سطح الأرض - وهي مشكلة شائعة في قواعد الهوائيات الرأسية، وشائعة أيضًا في الهوائيات المؤقتة المستخدمة على ترددات محددة للإرسال عموديًا (NVIS) وارتداد الإشارات للخلف من طبقة الأيونوسفير، لنقل الإشارات من موقع محدود إلى مركز اتصالات لا يبعد أكثر من بضع مئات من الأميال. وتحدث اضطرابات أخرى أكبر بكثير عادةً في الهوائيات المنخفضة، نتيجةً لانعكاس الموجات الراديوية عن الأرض وعودتها إلى الهوائي، مما يُولّد تيارات معاكسة تتعارض مع التيار المُغذّي للهوائي.
والنتيجة النهائية لسعة السلك هي جعل الموجات داخل الهوائي أقصر قليلاً، حوالي $97٪ ~ 98٪$ ، لذا فإن الطول الكهربائي الفعال للسلك (المقاس بما يتناسب مع طول الموجات داخل الهوائي) يكون أطول قليلاً (مقارنة بالموجات الأقصر) من طول موجات الراديو في الفضاء الحر التي تصل عبر الهواء (تقريبًا نفس طول الفضاء الحر) مما ستكون عليه بمجرد تحويلها إلى تيار كهربائي بترددات الراديو داخل معدن الهوائي.
يُسبب تأثيران طرفيان زيادة في السعة عند الأطراف، أحدهما نتيجة وصول المزيد من خطوط المجال إلى السطح المعدني للأطراف عبر الفراغ المحيط بنهاية الهوائي، والآخر نتيجة توفير الأطراف المسطحة لسلك الهوائي أو عموده سطحًا معدنيًا إضافيًا صغيرًا، مما يزيد من مساحة لوحة المكثف. وبالمصادفة، يُقصر هذان التأثيران أيضًا الطول الكهربائي بنسبة مماثلة تقريبًا، تتراوح بين $97% و98%$ . لذا، غالبًا ما يستخدم مصممو الهوائيات قاعدة تقريبية ( $0.975 \times 0.975 \approx 95%)$ لتقدير مقدار قصر الطول الموجي داخل الهوائي، وبالتالي تحديد مقدار تقصير طول الهوائي المطلوب. عمومًا، يعتمد المقدار الفعلي على العديد من الفروقات الصغيرة لدرجة أن مصممي الهوائيات لا يكلفون أنفسهم عناء التنبؤ به بدقة؛ بل يتعمدون قص أسلاك الهوائيات أطول من اللازم، ثم يقيسون تردد الرنين للهوائي وهو في مكانه، ثم يقصون الأطراف (أو يضيفون سلكًا إضافيًا) حتى يصبح التردد مُرضيًا.
في الهوائي الرنيني الذاتي ، يُحدد طول المسار الموصل الذي تمر عبره موجات التيار والجهد بحيث يتسع لعدد صحيح منالموجات الكاملة أو النصفية أو الربعية، وذلك ^{حسب نوع الهوائي}^. ترتد الموجات الداخلة إلى الهوائي ذهابًا وإيابًا بين طرفي السلك، أو تدور حول حلقة مغلقة. عند ترددات الرنين ^، تتداخل أجزاء الموجات وتتجمع لتكوين أشكال موجية على طول أجزاء الهوائي؛ ويمكن للشكل الموجي المركب أن يُغير موضعه على طول الجزء ( "يتحرك" )، إما بسرعة أو ببطء، أو أن يتباطأ حتى يكاد يتوقف ( "يستقر" ). عند جميع الترددات تقريبًا، يكون الشكل الموجي موجة متحركة - أي أنه يتحرك على طول سلك الهوائي - ولكن عندما يكون التردد رنينيًا ، يكون طول الموجة (كموجة كاملة أو نصفية أو ربعية) مطابقًا تمامًا للطول الكهربائي الكامل للهوائي. يتوقف الشكل الموجي عن التحرك ويصبح موجة مستقرة . وهذا له فائدتان: الأولى هي أن أقصى قيم الموجات المتداخلة (وبالتالي أقصى إشعاع) تبقى في الموقع الذي يكون لها فيه (على الأرجح) أفضل تأثير، والثانية هي أن المفاعلة المزعجة عند نقطة تغذية الهوائي تختفي.
1 2 إن مصطلح "خطي" المستخدم لوصف الشكل النموذجي للهوائيات ليس دقيقًا: يمكن ثني الأجزاء الطرفية لما يسمى بالهوائي "الخطي" البعيدة عن مركزه بعيدًا عن الخط المستقيم مع فقدان طفيف أو غير ملحوظ في الأداء.
١ ٢ ٣ ٤ تُعتبر الهوائيات الحلقية، مهما كان حجمها، "هوائيات مغناطيسية" بالمعنى العام؛ وهذا المعنى يختلف عن مصطلح "الحلقة المغناطيسية" الشائع والمُشابه له، والذي يُستخدم لوصف الهوائيات الحلقية الصغيرة ( حيث تعني كلمة "صغيرة" أن محيط الحلقة الكلي أقصر من نصف طول الموجة)، ويجب عدم الخلط بينهما. إن مصطلح " الحلقة المغناطيسية" المُستخدم لوصف الهوائي الحلقي الصغير أكثر تحديدًا من المقصود هنا للهوائي المغناطيسي ،والذي يشمل جميع أنواع وأحجام الهوائيات الحلقية. في الواقع، يُشير مصطلح "الهوائي المغناطيسي" إلى أي نوع من الهوائيات، مهما كان حجمها أو شكلها، والتي تستجيب للجزء المغناطيسي من الموجة الراديوية، وليس للجزء الكهربائي.
↑ تُصنف هوائيات ثنائية القطب أحيانًا مع هوائيات أحادية القطب ("نصف ثنائية القطب") ( انظر أدناه ) ضمن فئة أوسع هي الهوائيات الخطية ، أو ببساطة هوائيات الأسلاك المستقيمة . عادةً ما تكون الأجزاء المشعة لكلا النوعين عبارة عن قطع مستقيمة (خطية) من أسلاك متراصة أو أنابيب ألومنيوم؛ ونادرًا ما تُسمى هوائيات كهربائية ، لأنها تتفاعل مع المجال الكهربائي للترددات الراديوية، على عكس هوائيات الحلقة ، التي تتفاعل مغناطيسيًا . يُعد ثنائي القطب (ونصف ثنائي القطب) أحد نوعي الهوائيات الأساسيين اللذين تُبنى عليهما الهوائيات المركبة الأكثر تعقيدًا.^{[ 6 ]}
١ ٢ ٣ ٤ يُشير مصطلح "اتجاه انعدام الإشارة" للهوائي إلى أنه من ذلك الاتجاه، يكون الهوائي "غير قادر على استقبال الإشارة"، وفي ذلك الاتجاه يكون "هادئًا" عند الإرسال. عادةً ما يعني "انعدام الإشارة" عدم وجود إشارة على الإطلاق، ولكن قد يُشير البعض بشكل غير رسمي إلى الاتجاهات التي تكون فيها إشارة الهوائي أضعف ما يمكن، ولكنها لا تزال موجودة (بدلاً من غيابها تمامًا)، باسم "انعدام الإشارة الجزئي"، أو ما شابه. بالنسبة لأي هوائي، حتى لو كان له اتجاه انعدام إشارة "حاد" إذا تم تركيبه في مكان مرتفع وبمفرده، فإن الانعكاسات من الأرض و/أو الأجسام المعدنية القريبة (مثل الهوائيات الأخرى) قد تُشوش اتجاه انعدام الإشارة ليُصبح مجرد اتجاه "إشارة ضعيفة".
الهوائيات الخطية
إذا كانت ثنائية القطب وأحادية القطب مستقيمة (غير منحنية)، فإنهما تحتويان دائمًا على نقطة صفرية عند نهاياتهما، واعتمادًا على التردد، قد تكون هناك نقاط صفرية في اتجاهات أخرى أيضًا.
حلقات كبيرة (موجة كاملة)
تحتوي الحلقات الكبيرة دائمًا على نقاط صفرية داخل مستوى الحلقة عند أدنى تردد رنين لها، ولكن عند الترددات التوافقية الأعلى، فإنها تفقد النقطة الصفرية الموجودة في المستوى والتي تُرى لأول توافقية لها؛ عند التوافقيات الأعلى، تُطور الحلقات الكبيرة نقاط صفرية جديدة تظهر عند زوايا ميل مختلفة لمستوى الحلقة، مع زيادة عدد الزوايا المختلفة للتوافقيات ذات الرتبة الأعلى.
هوائيات هالو
حتى في غياب انعكاسات الأرض، لا تمتلك هوائيات الهالة اتجاهًا معدومًا تمامًا ، على الرغم من أن إشعاعها العمودي المفسد للصفر لا يزال أضعف بكثير من أقوى إشعاع لها، في مستوى الحلقة.
حلقات استقبال صغيرة
تتميز هوائيات الاستقبال الحلقية الصغيرة بوجود نقاط انعدام عمودية على مستوى الحلقة، على عكس اتجاه نقاط انعدام الحلقات الكبيرة. تبدأ نقطة انعدام الحلقة الصغيرة بالتلاشي (أي ظهور إشارة ضعيفة غير معدومة) مع ارتفاع التردد وتقلص طول موجة الإشارة ليقترب من ضعف محيط الحلقة الصغيرة. في المقابل، مع انخفاض التردد وامتداد طول موجة الإشارة لأكثر من عشرة أضعاف محيط الحلقة الصغيرة، تصبح نقطة الانعدام العمودية على المستوى حادة للغاية (انعدام الإشارة تمامًا، وتركيزها في اتجاه ضيق جدًا).
حلقات إرسال صغيرة
عادةً، لا تُظهر الحلقات غير الصغيرة المُحسّنة تقنيًا للإرسال إشارات معدومة تمامًا عند أعلى تردد تشغيل لها، ولكنها تُظهر إشارات ضعيفة جدًا عمودية على مستوى الحلقة. يُطلق على الاتجاه العمودي على المستوى ذي الإشارة الضعيفة جدًا اسم "انعدام جزئي" أو "انعدام غير كامل" أو "انعدام خافت"، مقارنةً بانعدام الإشارة التام والحاد في الحلقات الأصغر (انعدام الإشارة كليًا). تتحول اتجاهات الإشارة الضعيفة إلى اتجاهات معدومة تمامًا كلما انخفض تردد الإشارة عن التردد الذي يكون فيه الطول الموجي ضعف محيط الحلقة؛ عند تردد منخفض بما يكفي ليكون الطول الموجي 10 أضعاف محيط الحلقة أو أكثر، ستُظهر الحلقة انعدامًا تامًا وحادًا للإشارة.
↑ تعني عبارة "2.15 ديسيبل " أن قوة الإشارة في اتجاه أقصى إشعاع تبلغ $10$ $0.215 = 1.64 ضعف$ الإشارة من" متساوي الخواص ".
عند مضاعفات زوجية لهذا التردد ، يصبح موضع التغذية المركزية للهوائي ثنائي القطب نقطة بطن غير قابلة للاستخدام (نقطة مقاومة عالية) بدلاً من نقطة الرنين الأولى المفضلة عادةً (نقطة مقاومة منخفضة) التي تُرى عند مضاعفات فردية لتردد التصميم. تُصنف الهوائيات ثنائية القطب المصممة لمواضع تغذية بديلة مختلفة ( مثل هوائي ويندوم أو هوائي التغذية غير المركزية أو هوائي التغذية الطرفية ) كأنواع هوائيات منفصلة، على الرغم من أنها، من الناحية الفنية، جميعها أنواع مختلفة من الهوائيات ثنائية القطب.
1 2 3 4 5 6 إن استخدام كلمة fold في عبارة "folded ends" يعني ببساطة "مثني"؛ وليس له نفس معنى fold في "folded dipole" أو "folded unipole"، حيث تعني تقريبًا "مضاعف" أو "متداخل" أو "متعدد".
↑ يشكل شكل حرف "V" الأفقي أو المسطح (الذي ينتهي بمستوى نقطة التفرع المركزية) نصف هوائي معيني قصير (ولكنه عادةً لا يكون منتهيًا) ويصبح أكثر توجيهًا عند زاوية تفرع حرف "V" حوالي 40 درجة - على غرار الهوائي المعيني القصير ، ولكنه يركز بنسبة النصف تقريبًا على طول المحور المشترك الذي تشير إليه الأذرع، وهو ثنائي الاتجاه.^[⁷^]
↑ إن الترتيبات المعقدة لخط التغذية بحيث يكون مائلاً بشكل عمودي على الهوائي تهدف إلى منع خط التغذية من التقاط تيار غير متوازن ناتج عن التيارات التي تدور عبر مركز الهوائي.^{[ 2 ]}
↑ يفضل بعض الكتّاب تسمية هوائيات ويندوم الحديثة بالهوائيات ثنائية القطب ذات التغذية غير المركزية ، نظرًا لاختلاف هوائي "ويندوم" الأصلي القديم نوعًا ما. ومع ذلك، فإن إعادة استخدام الاسم القديم أمرٌ مفهومٌ جيدًا؛ أما الخوض في تفاصيل التمييز فيبدو مملاً ومُتكلّفًا وغير ذي صلة إلى حد كبير.
↑ لا يمكن استخدام هوائي ويندوم بسهولة على جميع توافقياته؛ فعلى سبيل المثال، عادةً ما تكون مقاومة نقطة التغذية للتوافقيات الثالثة أو السادسة عالية للغاية. وتختلف تفاصيل الترددات العملية وغير العملية على أي هوائي ويندوم باختلافات طفيفة في إزاحة نقطة التغذية.
↑ تتراوح مقاومة نقطة تغذية هوائي ويندوم الحديثبين 250 و350 أوم ، وذلك تبعًا لسمك السلك والتعديلات الدقيقة في موقع نقطة التغذية، مما يسمح باختيارات مختلفة من الترددات التوافقية القابلة للاستخدام. يتميز ثنائي القطب العاديبمقاومة نقطة تغذية تبلغ 67 أوم، وهي مناسبة للكابلات الشائعة ذات المقاومة 50أوم و75أوم، ولكن فقط للتوافقيات الفردية. أما عند الترددات القريبة من التوافقيات الزوجية، فتكون مقاومة ثنائي القطب العادي ذي التغذية المركزية عالية للغاية وتتغير بشكل غير منتظم مع اختلافات طفيفة في التردد بالقرب من الرنين الزوجي، ومع أي خطأ بسيط في موضع نقطة التغذية. يتجنب هوائي ويندوم هذه المشاكل لمعظم التوافقيات عن طريق إزاحة نقطة التغذية إلى موقع أكثر أمانًا، بعيدًا عن الموضع المركزي المزعج، حيث يكون للتوافقيات الزوجية رنين مضاد - ذروة جهد وعقدة تيار - مع تقلبات شديدة في المقاومة بالقرب منها.
↑ نظرًا لأن نقطة تغذية هوائي ويندوم تقع بالقرب من طرف الهوائي ذي الجهد العالي، فإن خط التغذية يميل إلى الاقتران السعوي بالهوائي، مما يُولّد تيارات غير متوازنة؛ وهذه بدورها تُسبب إشعاعًا من خط التغذية إذا لم يتم حجبها بواسطة اثنين أو ثلاثة من محولات التوازن . تستغل التصاميم الحديثة، مثل هوائي كارولينا ويندوم ، تيار خط التغذية المُشعّ وتحجبه فقط بالقرب من نقطة وصول الكابل إلى الأرض، بحيث يملأ الإشعاع من خط التغذية الرأسي جزئيًا الفجوات التي تتشكل في نمط إشعاع ثنائي القطب الأفقي عند الرنينات الأعلى.^{[ 2 ]}
↑ لا يتطلب الموضع الفعلي لنقطة التغذية "الطرفية" سوى حوالي 1/20 من طول ثنائي القطب من نهايته الكهربائية الحقيقية، وبالتالي لا يتطلب سوى ثقل موازن ضئيل. سواء كان ذلك عن قصد أو عن غير قصد، فإن الغلاف الخارجي لخط التغذية يعمل أحيانًا بشكل غير مباشر كثقل موازن قصير ولكنه ضروري.^[²^]
↑ تميل عملية مطابقة المعاوقة للهوائيات ذات التغذية الطرفية إلى استخدام محولات معاوقة ذات نسبة عالية جدًا مع خط تغذية ذي معاوقة عالية، والذي يتصل بدوره بموالف هوائي يتم التحكم فيه عن بُعد (أو تلقائيًا) ، لذا فإن خفض المعاوقة المطلوب إلى 50أوم لجهاز الإرسال هو مزيج من عدة خطوات.^[²^]
↑ هناك مزايا أخرى لكيفية تركيب الهوائي: يُصدر الثلث الأوسط من سلك أي ثنائي قطب معظم إشعاعه، ولا يحد من مكان رفعه أي حاجة للوصول إليه بخط التغذية؛ وبالمثل، لا تُشع الأطراف القصوى لأي ثنائي قطب على الإطلاق، لذلك مع توصيل نقطة التغذية بالطرف، يمكن وضع هذا الطرف في أي مكان مناسب وآمن لوضع الجهد العالي للغاية للطرف.^{[ 2 ]}
1 2 3 هوائيات جناح الخفاش ، والهوائيات ثنائية المخروط ، وهوائيات ربطة العنق متشابهة كهربائياً ولها مزايا مماثلة، مثل كونها ذات نطاق ترددي واسع .
↑ أقسام القفص : تُصنع الأجزاء الطويلة من هوائي ثنائي القطب غالبًا من سلك رفيع وقوي أو أنابيب معدنية مجوفة. ومع ذلك، يمكن أيضًا تصنيعها من "أقفاص" سلكية : عدة أجزاء من سلك متقارب نسبيًا ومتوازي كهربائيًا، تحاكي السلوك الكهربائي لأنبوب معدني أوسع بكثير، ولكن بوزن أقل ومشاكل أقل من تأثير الرياح ؛ بعض تحسينات الأداء هي انخفاض الفقد، أو المقاومة "الأومية" ، وعرض نطاق ترددي أوسع .^[²^]
على الرغم من أن قطاعات ثنائي القطب المخروطي (وأحادي القطب) يتم التعامل معها في هذه المقالة الموجزة كتصميمات منفصلة، إلا أن الأسلاك المجمعة في قطاعات "قفصية" يتم التعامل معها هنا كاختلافات طفيفة.
يقتصر استبدال جزء القفص أحيانًا على الجزء المركزي المشع من ثنائي القطب، مع ترك الأجزاء الخارجية على شكل أسلاك رفيعة. يمكن تصميم أي هوائي اسمي يستخدم سلكًا رفيعًا أحادي الموصل بنفس الكفاءة عن طريق استبدال قفص سميك ببعض أو كل أجزاء الهوائي؛ يوفر استبدال الأجزاء السميكة نطاق تردد رنين أوسع وتحسينًا طفيفًا في كفاءة الإشعاع، ولا يتطلب سوى تقصير طفيف (إن وجد) للأجزاء السميكة.
↑ طي الطرف :^[ⁱ^] ينبعث معظم الإشعاع من ثنائي القطب تقريبًا من نصف طوله الإجمالي الأقرب إلى مركزه، حول نقطة التغذية المعتادة حيث يلتقي الذراعان؛ ولا يُشع الثلث الأخير من كل ذراع من ذراعي ثنائي القطب إلا جزءًا ضئيلاً جدًا من الإشارة الخارجة، لذا فإن شكل كل طرف خارجي ليس بالغ الأهمية لغرض بث الموجات الراديوية. يسمح هذا الحياد في الشكل بثني الأطراف البعيدة لثنائيات القطب الطويلة جدًا، أو طيها، أو جعلها متعرجة، لتقصير الهوائي ليناسب المساحة المتاحة. هذا التشويه الظاهري له تأثير ضئيل جدًا على إشعاع الهوائي.^[¹¹^]^[²^]
إن القيد الجدي الوحيد على طي الأطراف هو السلامة الكهربائية: يجب أن تكون أطراف الهوائي ذات الجهد العالي الخطيرة (وهي عالية بشكل ملحوظ، حتى بالنسبة لنقل الطاقة المنخفضة نسبيًا) بعيدة عن متناول الخطر، بما في ذلك أي مكان قد يصل إليه سلك متدلٍ إذا ما هبت عليه رياح قوية. ^{[ 2 ]}
في أغلب الأحيان، يتم ابتكار أشكال الطي بحرية من قبل الشخص الذي يرفع الهوائي؛ ولا يتم سرد مختلف أشكال الطي الطرفية الممكنة في هذه المقالة كتصميم منفصل، ويجب اعتبارها تعديلاً عادياً وغير مؤثر كهربائياً لكل نوع من أنواع الهوائيات الخطية. ^{[ 11 ]}
↑ يُعدّ هوائي 5/8 موجة، وهو أقل استخدامًا ولكنه ذو أداء أفضل، خيارًا أفضل . نظرًا لأن ارتفاع هوائي 5/8 موجة يزيد عن ضعف ارتفاع هوائي 1/4 موجة ، فإن نصبه أكثر صعوبة. لكنّ ميزته تكمن في أن الطول الأكبر يُركّز إشارة أقوى (يُحسّن الكسب ) في الاتجاه الأفقي، مما يُعطي طاقة أكبر للإرسال لمسافات طويلة، وإشارات أقوى للاستقبال لمسافات طويلة.
يبلغ الطول الإجمالي للسلك الملفوف في اللولب المحوري طول موجة كاملة على الأقل، ويتكون من بضع لفات عريضة من السلك،كل منها يمثل جزءًا كبيرًا من طول الموجة في القطر. في المقابل، يكون لولب البطة المطاطية ( اللولب العادي ) صغيرًا ، ويتكون من جزء من السلك لا يتجاوز طوله الإجمالي بعد فكه ربع طول الموجة؛ وهو عبارة عن ملف ملفوف بإحكام مع العديد من اللفات الضيقة من السلك، كل لفة منها تمثل جزءًا صغيرًا جدًا من طول الموجة في القطر.
↑ لاحظ أيضًا أن " البط المطاطي " لا يوجد تشابه وظيفي بين الهوائيات الحلقية : فعلى الرغم من أن سلك الهوائي ملفوف بالفعل بشكل حلزوني مع لفات صغيرة تشبه الحلقة، وعلى الرغم من أنها تنتج حثًا مغناطيسيًا ، إلا أن هذه اللفات صغيرة جدًا بحيث لا يمكنها اعتراض أو إشعاع أي إشارة قابلة للكشف مغناطيسيًا، حتى عند مقارنتها بالإشارة الضئيلة التي يمتصها أو ينبعثها سلك أحادي القطب المضغوط حلزونيًا، والذي يعمل كهوائي كهربائي قصير.
يشكل عمود الهوائي أحادي القطب المطوي وأسلاكهالمحيطة به خط نقل محوري رأسي ضخم ، ولكنه لا يزال صغيرًا مقارنةً بأطوال الموجات المتوسطة التي تتراوح عادةً بين ربع ونصف كيلومتر. يُمثل العمود المركزي الموصل الرئيسي للكابل المحوري العملاق، بينما تعمل الأسلاك المحيطة به كغلاف خارجي موصل رقيق . تعمل الأسلاك الموجودة أعلى السلك المحيط، والتي تربط السلك المحيط بالعمود العلوي، على تقصير دائرة الكابل المحوري، مما يحوله إلى وصلة تحميل عملاقة . ونظرًا لأن هذه الوصلة موصولة بدائرة قصر وتحت ربع موجة ، فإنها تُضيف مفاعلة حثية بالتوازي مع نقطة التغذية.
بدون غطاء الهوائي أحادي القطب، يُظهر الصاري الصغير (أقل من ربع موجة) مقاومة سعوية مزعجة ، لذا يُضبط قطر الغطاء وطوله بحيث تكون المقاومة الحثية المضافة كافية لمعادلة المقاومة السعوية للصاري بدون غطاء. تُحدد قيمة المقاومة الحثية المضافة بارتفاع نقطة التثبيت، والأقطار النسبية للصاري وعمود أسلاك الغطاء المحيط به. ولضبط دقيق، تُحرك نقطة التثبيت لأعلى أو لأسفل قليلاً حتى تختفي المقاومة عند نقطة التغذية المُعدلة. عند الإرسال، يُلغي الجزء المتوازن والمتوازي عكسيًا من تيارات التشغيل (تدفقات متساوية ومتوازية، ولكن في اتجاهين متعاكسين) في الهوائي العملاق إشعاع بعضها البعض تقريبًا، لذا فإن التيارات المتوازنة في الهوائي العملاق غير مرئية بالنسبة للموجات الراديوية.
تؤدي المعاوقة غير المتوازنة المصممة في الهوائي إلى توليد تيارات أخرى غير متوازنة، والتي تُدفع بشكل منفصل إلى أعلى كل من الصاري والغطاء من نقطة التغذية. تتدفق الأجزاء غير المتوازنة من تيارات الصاري والغطاء في نفس الاتجاه في أي لحظة، وتشع هذه التيارات غير المتوازنة.
بما أن التيارات الأفقية المتساوية تسري في اتجاهين متعاكسين بعيدًا عن مركز السلك العلوي، فإنها تتوازن ولا تُنتج إشعاعًا يُذكر. عادةً ما يكون الجزء الأفقي قصيرًا جدًا بحيث لا يوفر سعة كافية، لذا تتطلب نقطة تغذية الهوائي ملف تحميل لضبط أي مفاعلة متبقية، وسيكون للهوائي المضبوط نطاق ترددي ضيق. في الحالة النادرة التي يكون فيها " غطاء السعة "واسعًا بما يكفي لتعويض الطول المفقود في السلك الرأسي،يمكن أن يقترب أداء هوائي "T" من أداء هوائي أحادي القطب كامل الحجم.
↑ إذا كان طول السلك الأفقي كافيًا لجعل الطول الإجمالي للسلك حوالي ربع الطول الموجي، فإن أداء الهوائي المقلوب على شكل حرف L يمكن أن يقترب من أداء الهوائي أحادي القطب كامل الحجم.
↑ تصميم الهوائي "الرباعي" الشائع مصنوع بالضرورة من حلقات الموجة الكاملة، وعادة ما تكون حلقتين كاملتين، لذلك طالما أن الهوائي ليس " رباعي الأضلاع " فقط ، فلا حاجة إلى أي تمييز آخر.
↑ تعتمد القدرة على تشغيل نصف حلقة كقطب ثنائي في وضع التوافقي الأول على موضع نقطة التغذية.
يختلف هوائي نصف الحلقة كهربائيًا عن هوائي نصف المربع ، على الرغم من تشابه اسميهما ومظهرهما ( $Π ) الذي قد يُسبب التباسًا.$ ويكمن الفرق الأوضح بينهما في أن طرفي نصف المربع لا يتصلان بالأرض بتيار مستمر (مع أنهما قد يكونان متصلين عبر اقتران سعوي) ، ونظام التأريض اختياري؛ مع أنه مفيد عندما تكون الأطراف قريبة من الأرض، إلا أنه يمكن الاستغناء عنه دون فقدان للطاقة عندما تكون أطراف نصف المربع مرتفعة جدًا عن الأرض. في المقابل، يجب توصيل كل طرف من أطراف هوائي نصف الحلقة بنظام تأريض، ونظام التأريض ضروري لعمله.
↑ الاستثناءات هي أجهزة راديو السيارات ، والتي تتطلب تركيب هوائي خارج هيكل السيارة المعدني، مما يحجب نطاق AM واستقبال الموجات الطويلة .
↑ الحد الأقصى لحجم حلقات الإرسال الصغيرة هو نصف موجة ، ولكن يصبح تحقيق مطابقة المعاوقة أكثر صعوبة عند الاقتراب من هذا الحد. من الممكن بالتأكيد إنشاء حلقات بين نصف موجة وموجة كاملة ، ولكنها تتطلب تحميلًا حثيًا ، وهي أشبه بحلقة كاملة مُقصرة ومُحمّلة .
توجد طرق مختلفة لتوسيع نطاق الترددات غير دمج عدة هوائيات ضيقة التردد عند نقاط تغذيتها: إحدى هذه الطرق هي وضع مقاومة إنهاء على هوائي واحد - على غرار هوائيات الموجة المتنقلة، ولكن لسبب مختلف. تُستخدم المقاومة المُضافة لتوسيع نطاق الترددات لتخميد التقلبات الحادة في المعاوقة التفاعلية للهوائي عند الترددات غير الرنانة، مما يجعل استخدام الهوائيات الرنانة صعبًا عند هذه الترددات. لكن إضافة المقاومة تُقلل من كفاءة الهوائي . تُغطى هذه الطريقة لتوسيع نطاق الترددات في قسم "أنواع الهوائيات الأخرى".
١ ٢ ٣ تُضفي الثنائيات المتعددة على الهوائي المُركّب نطاق تردد أوسع من ثنائي القطب البسيط ذي الذراعين. تتصل الأسلاك المتعددة المتفرعة من نقطة التغذية المُركّبة في أزواج متقابلة متساوية الطول، يختلف طول كل زوج عن طول الأزواج الأخرى، مما يُعطي ثنائي القطب المروحي نطاق رنين أوسع من أي عنصر ثنائي قطب منفرد. الفكرة الأساسية هي أن تيار التغذية سيتدفق بشكل طبيعي في الغالب إلى زوج الأسلاك الذي يُوفر أقل مُعاوقة (أفضل مُطابقة ) للتردد المُغذّى. إذا كانت أطوال أزواج الثنائيات متقاربة، بحيث تتداخل نطاقات ترددات الرنين الخاصة بها، فسيُظهر الهوائي المُركّب نطاق تردد مُطابق مُستمر أوسع من أي ثنائي قطب منفرد. أما إذا كانت أطوال أزواج الثنائيات مُختلفة بشكل أكبر، بحيث لا تتداخل نطاقات ترددات الرنين الخاصة بها، فسيُظهر ثنائي القطب المروحي ترددات رنين مُتعددة ومُميزة - مع رنين واحد على الأقل لكل زوج.
↑ على الرغم من عدم وجود اتصال مباشر بالأرض، إلا أن الأطراف السفلية للهوائيات نصف المربعة عادةً ما تُظهر اقترانًا سعويًا كبيرًا بترددات الراديو مع الأرض. ومن حسن الحظ، يمكن استغلال هذا الاقتران لتقصير الأعمدة الرأسية.
↑
يرجع السبب في أن الهوائيات نصف المربعة تتمتع بإشعاع أفقي أفضل من الهوائيات أحادية القطب العادية ذات التغذية السفلية إلى وجود عدد أقل من العوائق التي تحول دون رؤية الجزء الأكثر إشعاعًا للأفق:
- يكون تيار هوائي أحادي القطب ربع الموجة، وبالتالي أعلى إشعاع له، في أقصى حالاته بالقرب من نقطة التغذية. أما الهوائي نصف المربع، فيعمل كزوج متطابق من هوائيات أحادية القطب مقلوبة ذات تغذية علوية، حيث يكون تيارها في أعلى حالاته بالقرب من نقطة اتصال السلك الأفقي بها، بينما تقع نقاط التغذية الفعلية (أو الفعّالة) للهوائيات الرأسية عند أطرافها العلوية. وتميل التغذية العلوية إلى إنتاج إشارة أفضل للمسافات الطويلة، لأن أعلى إشعاع بالقرب من نقطة التغذية يُفترض أن يكون لديه رؤية واضحة للأفق، ما لم تعيقه تلال أو جبال قريبة نسبيًا.
- يُنتج الإشعاع الصادر من هوائي أحادي القطب عادي في الغالب عن التيار العالي بالقرب من نقطة تغذية الهوائي على مستوى الأرض. ويتأثر هذا الإشعاع سلبًا بسبب مساره نحو الأفق البعيد، والذي عادةً ما تعيقه عوائق محلية متنوعة تعكس الموجات الراديوية، مثل الأسوار المعدنية، والأسلاك المدمجة في المنازل المجاورة، والحظائر والمرائب والمستودعات المغطاة بالمعدن. ^{[ 14 ]}
1 2 بسبب أشكالها "العظمية" المتشابهة، غالبًا ما يتم الخلط بين هوائيات ياغي-أودا متعددة العناصر والهوائيات الدورية اللوغاريتمية.
↑ في هوائي ياغي-أودا، يوجد عنصر يُسمى " العنصر الطفيلي " الذي يزيد طوله قليلاً عن الحد الأدنى للرنين، ويعكس إشارة العنصر المُشغَّل نحوه، تمامًا كالمرآة، ويُسمى "العاكس" . عادةً ما يكون العاكس هو العنصر الأخير والأطول في المصفوفة، وعادةً ما يكون هناك عنصر واحد فقط.
العنصر التالي في الطول، بعد العاكس (إن وجد)، هو مصدر الإشعاع. يتم قصه إلى طول رنيني وهو الجزء الوحيد من الهوائي المتصل بخط التغذية؛ ويسمى "العنصر المُحفَّز" أو نادراً "المشع" أو "العنصر المُشع" .
تكون العناصر الواقعة خلف العنصر المُحفِّز أقصر قليلاً من طول الرنين، وتعمل على زيادة شدة الموجات الراديوية المارة عبرها في الاتجاه الأمامي، على غرار عدسة التركيز؛ وتُسمى هذه العناصر "الموجهات" . قد يكون هناك عدة موجهات، أو لا يوجد أي منها (مثل مستطيل موكسون ). يؤدي إضافة المزيد من عناصر التوجيه (مع تناقص أطوالها كلما زادت المسافة من العنصر المُحفِّز) إلى تركيز الموجات المنبعثة من العنصر المُحفِّز في حزمة ضيقة بشكل متزايد.
↑ عادةً ما يكون عرض النطاق الترددي القابل للاستخدام لهوائي ياغي-أودا بضعة بالمائة فقط، ولكن هناك تصميمات أكثر تعقيدًا وتركيبًا يمكنها تخفيف هذا القيد.
تُصنّف هوائيات النطاق العريض ذات الإنهاء المقاوم أحيانًا ضمن هوائيات الموجة المتنقلة ، لمجرد أن كليهما يعتمد على الإنهاء المقاوم. إلا أن هذا التصنيف مناسب فقط إذا تم تصنيف الهوائيات وفقًا لبنيتها المشتركة، وليس وفقًا لوظيفتها. صُممت هوائيات الموجة المتنقلة بإنهاء مقاوم للتخلص من الموجات التي تمر عبر الهوائي في اتجاه غير مرغوب فيه، مما يُكسبها كسبًا . قد تصبح بعض هوائيات النطاق العريض ذات الإنهاء المقاوم موجهة، ولكن هذا ليس شرطًا لتصبح ذات نطاق عريض.
في الهوائيات الرنانة ، تُستهلك طاقة الإرسال من خلال مزيج من إشعاع الإشارة وتسخين الأسلاك. عادةً ما تتجاوز الطاقة المُشعّة من الهوائي الرنان الطاقة المفقودة على شكل حرارة بكثير.
عندما يحتوي الهوائي الحلزوني على حوالي 10 لفات أو أكثر ، بحيث يكون محيط كل لفة قريبًا من طول موجة كاملة، فإنه يُسمى "حلزونًا طويلًا" ويكون تشغيله الكهربائي مشابهًا لهوائي الموجة المتنقلة . أما إذا كان يحتوي على بضع لفات فقط (أو لفة واحدة فقط) وكان محيط جميع اللفات مجتمعة يُقارب طول موجة واحدة، أو بضعة أطوال موجية فقط، فإنه يُسمى "حلزونًا قصيرًا" ويعمل كهربائيًا بشكل مشابه لنوع من أنواع هوائيات الحلقة الكبيرة .
↑ هوائيات ثنائية القطب الأرضية هي هوائيات ثنائية القطب عاديةتُدفن في التربة؛ وفي هذه الحالة، تعني كلمة "أرض" حرفيًا الأرض أو التربة. يجب عدم الخلط بينها وبين هوائيات أحادية القطب ذات المستوى الأرضي . في مصطلح " هوائي المستوى الأرضي " ، تشير كلمة "أرض" إلى التأريض الكهربائي للترددات الراديوية . وهو عبارة عن مروحة شعاعية من قضبان متصلة بتأريض تغذية الهوائي، موضوعة على شكل تاج إشعاعي مقلوب حول الطرف السفلي لهوائي أحادي القطب، مثبت عاليًا في الهواء. تعمل مروحة القضبان كبديل للمستوى الأرضي لهوائي أحادي القطب .
على الرغم من أن الأمر قد يبدو متناقضًا منطقيًا، إلا أن الهوائي المدفون على عمق ضحل يمكنه بالفعل استقبال الموجات الراديوية ، وبالنسبة للترددات الأقل من نطاق الترددات العالية المتوسطة (حيث لا يُعد استقبال إشارة قوية أولوية قصوى نظرًا لانتشار التشويش الراديوي أو "التشويش")، فإن امتصاص التربة لكمية ضئيلة من طاقة الإشارة ليس ذا أهمية كبيرة. ومن المحفزات الأخرى أن "التركيب" عن طريق الدفن يُعد طريقة عملية للغاية لوضع هوائي في نطاقي الترددات المتوسطة والمنخفضة ، حيثيمكن أن يصل طول هوائيات نصف الموجة إلى أكثر من ربع ميل (نصف كيلومتر)، وحتى الهوائي الذي يُنصب على ارتفاع مبنى من طابقين يظل على ارتفاع جزء ضئيل جدًا من الطول الموجي فوق سطح الأرض. وقد استخدم هواة الراديو الذين يجرون تجارب في نطاق 136 كيلوهرتز الأرض نفسها كسلك هوائي افتراضي عن طريق توصيل طرفي خط التغذية بقضيبين أرضيين موضوعين على مسافة بعيدة.^[¹⁸^]
↑ تُصنّف هوائيات الأسلاك العشوائية أحيانًا، بشكلٍ اعتباطي، كفئة فرعية من هوائيات أحادية القطب المنحنية أو المطوية ^{[ i ]} ، إذا كان طولها ربع موجة أو أقل، أو هوائيات ثنائية القطب مطوية ذات تغذية طرفية إذا كان طولها نصف موجة أو أكثر، حتى طول موجة أو موجتين أو أقل. عندما يُمدّ سلك عشوائي مع وجود قطعة واحدة ممتدة على الأقل موجهة في خط مستقيم، بطول يتراوح من طول موجة إلى عدة أطوال موجية، فإنه يعمل بشكل مشابه تقريبًا لهوائي بيفرج ، على الرغم من أنه نظرًا لعدم وجود مقاومة طرفية فيه على الأرجح، فإنه سيستقبل الإشارة في اتجاهين متعاكسين، محاذيين لأطول قطعة فيه، بدلًا من أن يكون أحادي الاتجاه مثل هوائي بيفرج.
يتحدد شكل وطول السلك "العشوائي" بالمساحة المتاحة، ومواقع وعدد نقاط التثبيت المرتفعة الممكنة، ومدى امتداد طول السلك الإجمالي المتاح. لا يُمدد السلك في خط مستقيم باتجاه مُخطط له، ولا يُقص عادةً إلى طول محدد (رنيني) . يتميز هوائي السلك العشوائي بنمط إشعاع فريد ومعقد، مع عدة فصوص بزوايا مختلفة لكل جزء من السلك، وفي اتجاهات مختلفة لكل جزء ولكل تردد يُستخدم عليه.

مراجع

1 2 بيفيلكوا، بيتر جيه. "أنواع الهوائيات" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 30 يونيو 2015. تم الاطلاع عليه في 28 يونيو 2015 .— الموقع الإلكتروني الخاص ببيتر بيفيلكوا.
١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ ١٧ ١٨ ١٩ ٢٠ ٢١ ٢٢ ٢٣ ٢٤ ٢٥ ٢٦ ٢٧ ٢٨ ٢٩ سيلفر، إتش. وارد، محرر. (٢٠١١). كتاب هوائيات ARRL للاتصالات اللاسلكية ( الطبعة ٢٢). نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو. الفصل ٥، القسم ٩.٦، القسم ١١.٦، القسم ١٦.٥، القسم ٢٠.٦، الفصل ٢٢. ISBN 978-0-87259-680-1.
١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ أكصوي، سركان (٢٠٠٨). "ملاحظات المحاضرة - الإصدار ١.٣.٤" (ملف PDF) . الهندسة الكهربائية. الهوائيات. جبزة، تركيا: جامعة جبزة التقنية. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ ٢٢ فبراير ٢٠١٦. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٩ يونيو ٢٠١٥ .
1 2 3 4 5 6 بالانيس، قسطنطين أ. (2005). نظرية الهوائيات: التحليل والتصميم . المجلد 1 ( الطبعة الثالثة). جون وايلي وأولاده. ISBN 047166782X– عبر جوجل.
1 2 "هوائي ربطة العنق" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 8 يناير 2019. تم الاطلاع عليه في 11 مارس 2013 .
↑ بيفيلكوا، بيتر جيه. "هوائي ثنائي القطب" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 17 يونيو 2015.
1 2 3 4 5 6 7 هول، جيري؛ وآخرون ، محررون. (1988). كتاب هوائيات ARRL . نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو . ص 25-18 وما يليها. ISBN 978-0-87259-206-3.
↑ ماكسويل، والتر م. (1990). تأملات: خطوط النقل والهوائيات ( الطبعة الأولى). نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو . ISBN 0-87259-299-5.
1 2 مور، سيسيل (9 يناير 2014). "حكايات الزوجة العجوز في هواية الراديو" . W5DXP . مؤرشف من الأصل في 2 يونيو 2019. تم الاسترجاع في 8 مايو 2016 .
1 2 "هوائيات ألفا دلتا HF SWL المائلة" . دي إكس إنجينيرينغ (dxengineering.com) (موقع تجاري).— مثال على موقع ويب تجاري يستخدم نصف موجة مائلة لوصف ثنائي القطب المائل ، وربع موجة مائلة لوصف أحادي القطب المائل .
1 2 سيبك، إل بي (W4RNL) (حوالي 2002). "الطي والثني والتشويه - جعل ثنائي القطب مناسبًا للمساحة المتاحة" . تم الاسترجاع في 20 فبراير 2018 - عبر webclass.org.{{cite web}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )
↑ بيفيلكوا، بيتر جيه. "هوائي أحادي القطب" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 15 يونيو 2015.
1 2 3 4 5 6 بيفيلكوا، بيتر جيه. "هوائيات الحلقة" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 17 يونيو 2015.
1 2 3 سيفرنز، رودي (N6LF) (1996). "استخدام الهوائي نصف المربع للاتصالات بعيدة المدى على النطاق المنخفض". في: سترو، ر. دين (N6BV)؛ روزنوي، ريتش (KA1OF) (محرران). موسوعة هوائيات ARRL . المجلد 5. نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو . الصفحات 35-44 . ISBN 0-87259-562-5.{{cite book}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )
↑ بيفيلكوا، بيتر جيه. "مصفوفات الهوائيات" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 25 أبريل 2017.
1 2 موكسون، ليه أ. (G6XN) (1993). هوائيات التردد العالي لجميع المواقع ( الطبعة الثانية). جمعية الراديو في بريطانيا العظمى . رقم ISBN 1-872309-15-1.{{cite book}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )
↑ "علم الفلك الراديوي" . أماكن ذات أهمية. سيردونا، جنوب أفريقيا: جمعية سيردونا للأعمال والسياحة. مؤرشف من الأصل في 29 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه في 23 مارس 2025 – عبر ceduna.net.
1 2 دود، بيتر ب. (G3LDO) (أكتوبر 1996). دليل تجارب الهوائيات لجمعية الراديو البريطانية . ريان، روبرت (رسام) ( الطبعة الثانية). بوترز بار، المملكة المتحدة: جمعية الراديو البريطانية . ISBN 978-187230936-1.{{cite book}}صيانة CS1: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( رابط ) أعيد نشره في نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو ، رقم ISBN 978-087259608-5
↑ إهرنفريد، مارتن (G8JNJ). "هوائي أحادي القطب ذو قفص محوري مُنهى (TC ² M)" (ملف PDF) . tc2m.info . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 29 مايو 2015. تصميم جديد لهوائي رأسي عالي التردد عريض النطاق.{{cite web}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )
↑ "هوائيات بوشكوم عالية التردد" . بيرث، غرب أستراليا، أستراليا .

[wavelength_in_material_note-5] 1 2 غالبًا ما تشير هذه المقالة إلى الطول الموجي للموجات الراديوية داخل كل من الهوائيات وأسلاكها، وكذلك الكابلات المتصلة بها، ولكن هذا الطول أقصر فعليًا بقليل عند قياسه داخل الهوائي من الطول الموجي المألوف للموجات التي تمر عبر الهواء (وفي الفضاء الحر )، والذي تحدده $\ \lambda ={\tfrac {\ c\ }{f}}\ ,$ حيث $λ$ داخل الهوائي هو الطول الموجي الأقصر ، و $c$ داخل الهوائي هي سرعة الضوء الأبطأ . أما $f$ فهو التردد الراديوي ، وهو نفسه داخل الهوائي وخارجه. تنشأ مشاكل في فهم الهوائيات إذا لم يتم تتبع السرعات المختلفة للكهرباء داخل المواد الموصلة للهوائي بدقة، والتي تكون جميعها أصغر (أبطأ) من سرعة الضوء في الفضاء الحر، أو مساوية لها على الأكثر. $\ c\leq c_{0}\ ,$ أين $\ c_{0}\$ تمثل ω السرعة القصوى للضوء في الفراغ (أو الهواء )، بينما تمثل $c$ سرعة الضوء الأبطأ في الهوائي . وتُسمى نسبة السرعة الفعلية في الهوائي إلى سرعة الضوء في الفضاء الحر عامل السرعة. $\ V_{\mathsf {F}}={\tfrac {c\ }{~c_{0}\ }}\ ,$ يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالطول الكهربائي ، وهو مزيج من ثلاثة أسباب مختلفة، وكلها مضاعفات لسعة سلك الهوائي :
تعمل المادة العازلة المحيطة بالموصل على إبطاء سرعة الضوء المار عبره عن طريق تغيير السماحية الفعالة للفراغ المحيط به. وقد يكون سبب ذلك العزل البلاستيكي، أو الأغلفة البلاستيكية الواقية للأسلاك، أو في بعض الحالات، أصباغ أكسيد المعادن ومبيدات الفطريات الموجودة في الطلاء.
هناك سببان آخران لتقصير الهوائي بشكل فعال، وهما " تأثيرات الأطراف " المعقدة والمحبطة ، والتي تؤدي إلى أن تقلل الصيغ التقليدية لسعة السلك المنتظمة لكل وحدة طول من تقدير السعة عند أطراف الهوائي بشكل كبير. أولاً، بسبب المساحة المفتوحة كهربائياً بالقرب من أطراف الهوائي، مما يتسبب في زيادة مفاجئة في السعة لكل وحدة طول ( $C'$ ) بالقرب من نهايات السلك (انظر معادلات التلغراف ). ثانياً، توفر النهايات القصيرة لشعاع الهوائي أو قمة عمود الهوائي سطحاً جديداً لمزيد من السعة. ومما يزيد من تفاقم مشكلة هذين السببين للسعة الزائدة أنهما يؤثران على جزء الهوائي الذي تكون فيه الفولتية أعلى ما يمكن - فولتية عالية للغاية، حتى مع بضعة واط من طاقة الإرسال.
ثمة مشكلة أخرى، وإن كانت طفيفة التأثير نسبيًا، وهي سعة الهوائي بالنسبة للأرض في أجزاء الهوائي القريبة جدًا من سطح الأرض - وهي مشكلة شائعة في قواعد الهوائيات الرأسية، وشائعة أيضًا في الهوائيات المؤقتة المستخدمة على ترددات محددة للإرسال عموديًا (NVIS) وارتداد الإشارات للخلف من طبقة الأيونوسفير، لنقل الإشارات من موقع محدود إلى مركز اتصالات لا يبعد أكثر من بضع مئات من الأميال. وتحدث اضطرابات أخرى أكبر بكثير عادةً في الهوائيات المنخفضة، نتيجةً لانعكاس الموجات الراديوية عن الأرض وعودتها إلى الهوائي، مما يُولّد تيارات معاكسة تتعارض مع التيار المُغذّي للهوائي.
والنتيجة النهائية لسعة السلك هي جعل الموجات داخل الهوائي أقصر قليلاً، حوالي $97٪ ~ 98٪$ ، لذا فإن الطول الكهربائي الفعال للسلك (المقاس بما يتناسب مع طول الموجات داخل الهوائي) يكون أطول قليلاً (مقارنة بالموجات الأقصر) من طول موجات الراديو في الفضاء الحر التي تصل عبر الهواء (تقريبًا نفس طول الفضاء الحر) مما ستكون عليه بمجرد تحويلها إلى تيار كهربائي بترددات الراديو داخل معدن الهوائي.
يُسبب تأثيران طرفيان زيادة في السعة عند الأطراف، أحدهما نتيجة وصول المزيد من خطوط المجال إلى السطح المعدني للأطراف عبر الفراغ المحيط بنهاية الهوائي، والآخر نتيجة توفير الأطراف المسطحة لسلك الهوائي أو عموده سطحًا معدنيًا إضافيًا صغيرًا، مما يزيد من مساحة لوحة المكثف. وبالمصادفة، يُقصر هذان التأثيران أيضًا الطول الكهربائي بنسبة مماثلة تقريبًا، تتراوح بين $97% و98%$ . لذا، غالبًا ما يستخدم مصممو الهوائيات قاعدة تقريبية ( $0.975 \times 0.975 \approx 95%)$ لتقدير مقدار قصر الطول الموجي داخل الهوائي، وبالتالي تحديد مقدار تقصير طول الهوائي المطلوب. عمومًا، يعتمد المقدار الفعلي على العديد من الفروقات الصغيرة لدرجة أن مصممي الهوائيات لا يكلفون أنفسهم عناء التنبؤ به بدقة؛ بل يتعمدون قص أسلاك الهوائيات أطول من اللازم، ثم يقيسون تردد الرنين للهوائي وهو في مكانه، ثم يقصون الأطراف (أو يضيفون سلكًا إضافيًا) حتى يصبح التردد مُرضيًا.

[mwB_Q] تعمل المادة العازلة المحيطة بالموصل على إبطاء سرعة الضوء المار عبره عن طريق تغيير السماحية الفعالة للفراغ المحيط به. وقد يكون سبب ذلك العزل البلاستيكي، أو الأغلفة البلاستيكية الواقية للأسلاك، أو في بعض الحالات، أصباغ أكسيد المعادن ومبيدات الفطريات الموجودة في الطلاء.

[mwB_c] هناك سببان آخران لتقصير الهوائي بشكل فعال، وهما " تأثيرات الأطراف " المعقدة والمحبطة ، والتي تؤدي إلى أن تقلل الصيغ التقليدية لسعة السلك المنتظمة لكل وحدة طول من تقدير السعة عند أطراف الهوائي بشكل كبير. أولاً، بسبب المساحة المفتوحة كهربائياً بالقرب من أطراف الهوائي، مما يتسبب في زيادة مفاجئة في السعة لكل وحدة طول ( $C'$ ) بالقرب من نهايات السلك (انظر معادلات التلغراف ). ثانياً، توفر النهايات القصيرة لشعاع الهوائي أو قمة عمود الهوائي سطحاً جديداً لمزيد من السعة. ومما يزيد من تفاقم مشكلة هذين السببين للسعة الزائدة أنهما يؤثران على جزء الهوائي الذي تكون فيه الفولتية أعلى ما يمكن - فولتية عالية للغاية، حتى مع بضعة واط من طاقة الإرسال.

[mwCAA] ثمة مشكلة أخرى، وإن كانت طفيفة التأثير نسبيًا، وهي سعة الهوائي بالنسبة للأرض في أجزاء الهوائي القريبة جدًا من سطح الأرض - وهي مشكلة شائعة في قواعد الهوائيات الرأسية، وشائعة أيضًا في الهوائيات المؤقتة المستخدمة على ترددات محددة للإرسال عموديًا (NVIS) وارتداد الإشارات للخلف من طبقة الأيونوسفير، لنقل الإشارات من موقع محدود إلى مركز اتصالات لا يبعد أكثر من بضع مئات من الأميال. وتحدث اضطرابات أخرى أكبر بكثير عادةً في الهوائيات المنخفضة، نتيجةً لانعكاس الموجات الراديوية عن الأرض وعودتها إلى الهوائي، مما يُولّد تيارات معاكسة تتعارض مع التيار المُغذّي للهوائي.

[6] في الهوائي الرنيني الذاتي ، يُحدد طول المسار الموصل الذي تمر عبره موجات التيار والجهد بحيث يتسع لعدد صحيح منالموجات الكاملة أو النصفية أو الربعية، وذلك ^{حسب نوع الهوائي}^. ترتد الموجات الداخلة إلى الهوائي ذهابًا وإيابًا بين طرفي السلك، أو تدور حول حلقة مغلقة. عند ترددات الرنين ^، تتداخل أجزاء الموجات وتتجمع لتكوين أشكال موجية على طول أجزاء الهوائي؛ ويمكن للشكل الموجي المركب أن يُغير موضعه على طول الجزء ( "يتحرك" )، إما بسرعة أو ببطء، أو أن يتباطأ حتى يكاد يتوقف ( "يستقر" ). عند جميع الترددات تقريبًا، يكون الشكل الموجي موجة متحركة - أي أنه يتحرك على طول سلك الهوائي - ولكن عندما يكون التردد رنينيًا ، يكون طول الموجة (كموجة كاملة أو نصفية أو ربعية) مطابقًا تمامًا للطول الكهربائي الكامل للهوائي. يتوقف الشكل الموجي عن التحرك ويصبح موجة مستقرة . وهذا له فائدتان: الأولى هي أن أقصى قيم الموجات المتداخلة (وبالتالي أقصى إشعاع) تبقى في الموقع الذي يكون لها فيه (على الأرجح) أفضل تأثير، والثانية هي أن المفاعلة المزعجة عند نقطة تغذية الهوائي تختفي.

[use_of_term_linear_is_not_strict-7] 1 2 إن مصطلح "خطي" المستخدم لوصف الشكل النموذجي للهوائيات ليس دقيقًا: يمكن ثني الأجزاء الطرفية لما يسمى بالهوائي "الخطي" البعيدة عن مركزه بعيدًا عن الخط المستقيم مع فقدان طفيف أو غير ملحوظ في الأداء.

[magnetic_antenna_term_note-8] ١ ٢ ٣ ٤ تُعتبر الهوائيات الحلقية، مهما كان حجمها، "هوائيات مغناطيسية" بالمعنى العام؛ وهذا المعنى يختلف عن مصطلح "الحلقة المغناطيسية" الشائع والمُشابه له، والذي يُستخدم لوصف الهوائيات الحلقية الصغيرة ( حيث تعني كلمة "صغيرة" أن محيط الحلقة الكلي أقصر من نصف طول الموجة)، ويجب عدم الخلط بينهما. إن مصطلح " الحلقة المغناطيسية" المُستخدم لوصف الهوائي الحلقي الصغير أكثر تحديدًا من المقصود هنا للهوائي المغناطيسي ،والذي يشمل جميع أنواع وأحجام الهوائيات الحلقية. في الواقع، يُشير مصطلح "الهوائي المغناطيسي" إلى أي نوع من الهوائيات، مهما كان حجمها أو شكلها، والتي تستجيب للجزء المغناطيسي من الموجة الراديوية، وليس للجزء الكهربائي.

[Bevelaqua3_note-11] تُصنف هوائيات ثنائية القطب أحيانًا مع هوائيات أحادية القطب ("نصف ثنائية القطب") ( انظر أدناه ) ضمن فئة أوسع هي الهوائيات الخطية ، أو ببساطة هوائيات الأسلاك المستقيمة . عادةً ما تكون الأجزاء المشعة لكلا النوعين عبارة عن قطع مستقيمة (خطية) من أسلاك متراصة أو أنابيب ألومنيوم؛ ونادرًا ما تُسمى هوائيات كهربائية ، لأنها تتفاعل مع المجال الكهربائي للترددات الراديوية، على عكس هوائيات الحلقة ، التي تتفاعل مغناطيسيًا . يُعد ثنائي القطب (ونصف ثنائي القطب) أحد نوعي الهوائيات الأساسيين اللذين تُبنى عليهما الهوائيات المركبة الأكثر تعقيدًا.^{[ 6 ]}

[null_direction_footnote-13] ١ ٢ ٣ ٤ يُشير مصطلح "اتجاه انعدام الإشارة" للهوائي إلى أنه من ذلك الاتجاه، يكون الهوائي "غير قادر على استقبال الإشارة"، وفي ذلك الاتجاه يكون "هادئًا" عند الإرسال. عادةً ما يعني "انعدام الإشارة" عدم وجود إشارة على الإطلاق، ولكن قد يُشير البعض بشكل غير رسمي إلى الاتجاهات التي تكون فيها إشارة الهوائي أضعف ما يمكن، ولكنها لا تزال موجودة (بدلاً من غيابها تمامًا)، باسم "انعدام الإشارة الجزئي"، أو ما شابه. بالنسبة لأي هوائي، حتى لو كان له اتجاه انعدام إشارة "حاد" إذا تم تركيبه في مكان مرتفع وبمفرده، فإن الانعكاسات من الأرض و/أو الأجسام المعدنية القريبة (مثل الهوائيات الأخرى) قد تُشوش اتجاه انعدام الإشارة ليُصبح مجرد اتجاه "إشارة ضعيفة".
الهوائيات الخطية
إذا كانت ثنائية القطب وأحادية القطب مستقيمة (غير منحنية)، فإنهما تحتويان دائمًا على نقطة صفرية عند نهاياتهما، واعتمادًا على التردد، قد تكون هناك نقاط صفرية في اتجاهات أخرى أيضًا.
حلقات كبيرة (موجة كاملة)
تحتوي الحلقات الكبيرة دائمًا على نقاط صفرية داخل مستوى الحلقة عند أدنى تردد رنين لها، ولكن عند الترددات التوافقية الأعلى، فإنها تفقد النقطة الصفرية الموجودة في المستوى والتي تُرى لأول توافقية لها؛ عند التوافقيات الأعلى، تُطور الحلقات الكبيرة نقاط صفرية جديدة تظهر عند زوايا ميل مختلفة لمستوى الحلقة، مع زيادة عدد الزوايا المختلفة للتوافقيات ذات الرتبة الأعلى.
هوائيات هالو
حتى في غياب انعكاسات الأرض، لا تمتلك هوائيات الهالة اتجاهًا معدومًا تمامًا ، على الرغم من أن إشعاعها العمودي المفسد للصفر لا يزال أضعف بكثير من أقوى إشعاع لها، في مستوى الحلقة.
حلقات استقبال صغيرة
تتميز هوائيات الاستقبال الحلقية الصغيرة بوجود نقاط انعدام عمودية على مستوى الحلقة، على عكس اتجاه نقاط انعدام الحلقات الكبيرة. تبدأ نقطة انعدام الحلقة الصغيرة بالتلاشي (أي ظهور إشارة ضعيفة غير معدومة) مع ارتفاع التردد وتقلص طول موجة الإشارة ليقترب من ضعف محيط الحلقة الصغيرة. في المقابل، مع انخفاض التردد وامتداد طول موجة الإشارة لأكثر من عشرة أضعاف محيط الحلقة الصغيرة، تصبح نقطة الانعدام العمودية على المستوى حادة للغاية (انعدام الإشارة تمامًا، وتركيزها في اتجاه ضيق جدًا).
حلقات إرسال صغيرة
عادةً، لا تُظهر الحلقات غير الصغيرة المُحسّنة تقنيًا للإرسال إشارات معدومة تمامًا عند أعلى تردد تشغيل لها، ولكنها تُظهر إشارات ضعيفة جدًا عمودية على مستوى الحلقة. يُطلق على الاتجاه العمودي على المستوى ذي الإشارة الضعيفة جدًا اسم "انعدام جزئي" أو "انعدام غير كامل" أو "انعدام خافت"، مقارنةً بانعدام الإشارة التام والحاد في الحلقات الأصغر (انعدام الإشارة كليًا). تتحول اتجاهات الإشارة الضعيفة إلى اتجاهات معدومة تمامًا كلما انخفض تردد الإشارة عن التردد الذي يكون فيه الطول الموجي ضعف محيط الحلقة؛ عند تردد منخفض بما يكفي ليكون الطول الموجي 10 أضعاف محيط الحلقة أو أكثر، ستُظهر الحلقة انعدامًا تامًا وحادًا للإشارة.

[dBi_footnote-14] تعني عبارة "2.15 ديسيبل " أن قوة الإشارة في اتجاه أقصى إشعاع تبلغ $10$ $0.215 = 1.64 ضعف$ الإشارة من" متساوي الخواص ".

[even_odd_multiple-15] عند مضاعفات زوجية لهذا التردد ، يصبح موضع التغذية المركزية للهوائي ثنائي القطب نقطة بطن غير قابلة للاستخدام (نقطة مقاومة عالية) بدلاً من نقطة الرنين الأولى المفضلة عادةً (نقطة مقاومة منخفضة) التي تُرى عند مضاعفات فردية لتردد التصميم. تُصنف الهوائيات ثنائية القطب المصممة لمواضع تغذية بديلة مختلفة ( مثل هوائي ويندوم أو هوائي التغذية غير المركزية أو هوائي التغذية الطرفية ) كأنواع هوائيات منفصلة، على الرغم من أنها، من الناحية الفنية، جميعها أنواع مختلفة من الهوائيات ثنائية القطب.

[word_folded_footnote-18] 1 2 3 4 5 6 إن استخدام كلمة fold في عبارة "folded ends" يعني ببساطة "مثني"؛ وليس له نفس معنى fold في "folded dipole" أو "folded unipole"، حيث تعني تقريبًا "مضاعف" أو "متداخل" أو "متعدد".

[19] يشكل شكل حرف "V" الأفقي أو المسطح (الذي ينتهي بمستوى نقطة التفرع المركزية) نصف هوائي معيني قصير (ولكنه عادةً لا يكون منتهيًا) ويصبح أكثر توجيهًا عند زاوية تفرع حرف "V" حوالي 40 درجة - على غرار الهوائي المعيني القصير ، ولكنه يركز بنسبة النصف تقريبًا على طول المحور المشترك الذي تشير إليه الأذرع، وهو ثنائي الاتجاه.^[⁷^]

[perpendicular_feed_note-20] إن الترتيبات المعقدة لخط التغذية بحيث يكون مائلاً بشكل عمودي على الهوائي تهدف إلى منع خط التغذية من التقاط تيار غير متوازن ناتج عن التيارات التي تدور عبر مركز الهوائي.^{[ 2 ]}

[22] يفضل بعض الكتّاب تسمية هوائيات ويندوم الحديثة بالهوائيات ثنائية القطب ذات التغذية غير المركزية ، نظرًا لاختلاف هوائي "ويندوم" الأصلي القديم نوعًا ما. ومع ذلك، فإن إعادة استخدام الاسم القديم أمرٌ مفهومٌ جيدًا؛ أما الخوض في تفاصيل التمييز فيبدو مملاً ومُتكلّفًا وغير ذي صلة إلى حد كبير.

[23] لا يمكن استخدام هوائي ويندوم بسهولة على جميع توافقياته؛ فعلى سبيل المثال، عادةً ما تكون مقاومة نقطة التغذية للتوافقيات الثالثة أو السادسة عالية للغاية. وتختلف تفاصيل الترددات العملية وغير العملية على أي هوائي ويندوم باختلافات طفيفة في إزاحة نقطة التغذية.

[24] تتراوح مقاومة نقطة تغذية هوائي ويندوم الحديثبين 250 و350 أوم ، وذلك تبعًا لسمك السلك والتعديلات الدقيقة في موقع نقطة التغذية، مما يسمح باختيارات مختلفة من الترددات التوافقية القابلة للاستخدام. يتميز ثنائي القطب العاديبمقاومة نقطة تغذية تبلغ 67 أوم، وهي مناسبة للكابلات الشائعة ذات المقاومة 50أوم و75أوم، ولكن فقط للتوافقيات الفردية. أما عند الترددات القريبة من التوافقيات الزوجية، فتكون مقاومة ثنائي القطب العادي ذي التغذية المركزية عالية للغاية وتتغير بشكل غير منتظم مع اختلافات طفيفة في التردد بالقرب من الرنين الزوجي، ومع أي خطأ بسيط في موضع نقطة التغذية. يتجنب هوائي ويندوم هذه المشاكل لمعظم التوافقيات عن طريق إزاحة نقطة التغذية إلى موقع أكثر أمانًا، بعيدًا عن الموضع المركزي المزعج، حيث يكون للتوافقيات الزوجية رنين مضاد - ذروة جهد وعقدة تيار - مع تقلبات شديدة في المقاومة بالقرب منها.

[25] نظرًا لأن نقطة تغذية هوائي ويندوم تقع بالقرب من طرف الهوائي ذي الجهد العالي، فإن خط التغذية يميل إلى الاقتران السعوي بالهوائي، مما يُولّد تيارات غير متوازنة؛ وهذه بدورها تُسبب إشعاعًا من خط التغذية إذا لم يتم حجبها بواسطة اثنين أو ثلاثة من محولات التوازن . تستغل التصاميم الحديثة، مثل هوائي كارولينا ويندوم ، تيار خط التغذية المُشعّ وتحجبه فقط بالقرب من نقطة وصول الكابل إلى الأرض، بحيث يملأ الإشعاع من خط التغذية الرأسي جزئيًا الفجوات التي تتشكل في نمط إشعاع ثنائي القطب الأفقي عند الرنينات الأعلى.^{[ 2 ]}

[26] لا يتطلب الموضع الفعلي لنقطة التغذية "الطرفية" سوى حوالي 1/20 من طول ثنائي القطب من نهايته الكهربائية الحقيقية، وبالتالي لا يتطلب سوى ثقل موازن ضئيل. سواء كان ذلك عن قصد أو عن غير قصد، فإن الغلاف الخارجي لخط التغذية يعمل أحيانًا بشكل غير مباشر كثقل موازن قصير ولكنه ضروري.^[²^]

[27] تميل عملية مطابقة المعاوقة للهوائيات ذات التغذية الطرفية إلى استخدام محولات معاوقة ذات نسبة عالية جدًا مع خط تغذية ذي معاوقة عالية، والذي يتصل بدوره بموالف هوائي يتم التحكم فيه عن بُعد (أو تلقائيًا) ، لذا فإن خفض المعاوقة المطلوب إلى 50أوم لجهاز الإرسال هو مزيج من عدة خطوات.^[²^]

[28] هناك مزايا أخرى لكيفية تركيب الهوائي: يُصدر الثلث الأوسط من سلك أي ثنائي قطب معظم إشعاعه، ولا يحد من مكان رفعه أي حاجة للوصول إليه بخط التغذية؛ وبالمثل، لا تُشع الأطراف القصوى لأي ثنائي قطب على الإطلاق، لذلك مع توصيل نقطة التغذية بالطرف، يمكن وضع هذا الطرف في أي مكان مناسب وآمن لوضع الجهد العالي للغاية للطرف.^{[ 2 ]}

[batwing_biconic_bowtie_note-29] 1 2 3 هوائيات جناح الخفاش ، والهوائيات ثنائية المخروط ، وهوائيات ربطة العنق متشابهة كهربائياً ولها مزايا مماثلة، مثل كونها ذات نطاق ترددي واسع .

[cage_section_note-30] أقسام القفص : تُصنع الأجزاء الطويلة من هوائي ثنائي القطب غالبًا من سلك رفيع وقوي أو أنابيب معدنية مجوفة. ومع ذلك، يمكن أيضًا تصنيعها من "أقفاص" سلكية : عدة أجزاء من سلك متقارب نسبيًا ومتوازي كهربائيًا، تحاكي السلوك الكهربائي لأنبوب معدني أوسع بكثير، ولكن بوزن أقل ومشاكل أقل من تأثير الرياح ؛ بعض تحسينات الأداء هي انخفاض الفقد، أو المقاومة "الأومية" ، وعرض نطاق ترددي أوسع .^[²^]
على الرغم من أن قطاعات ثنائي القطب المخروطي (وأحادي القطب) يتم التعامل معها في هذه المقالة الموجزة كتصميمات منفصلة، إلا أن الأسلاك المجمعة في قطاعات "قفصية" يتم التعامل معها هنا كاختلافات طفيفة.
يقتصر استبدال جزء القفص أحيانًا على الجزء المركزي المشع من ثنائي القطب، مع ترك الأجزاء الخارجية على شكل أسلاك رفيعة. يمكن تصميم أي هوائي اسمي يستخدم سلكًا رفيعًا أحادي الموصل بنفس الكفاءة عن طريق استبدال قفص سميك ببعض أو كل أجزاء الهوائي؛ يوفر استبدال الأجزاء السميكة نطاق تردد رنين أوسع وتحسينًا طفيفًا في كفاءة الإشعاع، ولا يتطلب سوى تقصير طفيف (إن وجد) للأجزاء السميكة.

[end_fold_note-32] طي الطرف :^[ⁱ^] ينبعث معظم الإشعاع من ثنائي القطب تقريبًا من نصف طوله الإجمالي الأقرب إلى مركزه، حول نقطة التغذية المعتادة حيث يلتقي الذراعان؛ ولا يُشع الثلث الأخير من كل ذراع من ذراعي ثنائي القطب إلا جزءًا ضئيلاً جدًا من الإشارة الخارجة، لذا فإن شكل كل طرف خارجي ليس بالغ الأهمية لغرض بث الموجات الراديوية. يسمح هذا الحياد في الشكل بثني الأطراف البعيدة لثنائيات القطب الطويلة جدًا، أو طيها، أو جعلها متعرجة، لتقصير الهوائي ليناسب المساحة المتاحة. هذا التشويه الظاهري له تأثير ضئيل جدًا على إشعاع الهوائي.^[¹¹^]^[²^]
إن القيد الجدي الوحيد على طي الأطراف هو السلامة الكهربائية: يجب أن تكون أطراف الهوائي ذات الجهد العالي الخطيرة (وهي عالية بشكل ملحوظ، حتى بالنسبة لنقل الطاقة المنخفضة نسبيًا) بعيدة عن متناول الخطر، بما في ذلك أي مكان قد يصل إليه سلك متدلٍ إذا ما هبت عليه رياح قوية. ^{[ 2 ]}
في أغلب الأحيان، يتم ابتكار أشكال الطي بحرية من قبل الشخص الذي يرفع الهوائي؛ ولا يتم سرد مختلف أشكال الطي الطرفية الممكنة في هذه المقالة كتصميم منفصل، ويجب اعتبارها تعديلاً عادياً وغير مؤثر كهربائياً لكل نوع من أنواع الهوائيات الخطية. ^{[ 11 ]}

[34] يُعدّ هوائي 5/8 موجة، وهو أقل استخدامًا ولكنه ذو أداء أفضل، خيارًا أفضل . نظرًا لأن ارتفاع هوائي 5/8 موجة يزيد عن ضعف ارتفاع هوائي 1/4 موجة ، فإن نصبه أكثر صعوبة. لكنّ ميزته تكمن في أن الطول الأكبر يُركّز إشارة أقوى (يُحسّن الكسب ) في الاتجاه الأفقي، مما يُعطي طاقة أكبر للإرسال لمسافات طويلة، وإشارات أقوى للاستقبال لمسافات طويلة.

[axial_vs_normal_helix_note-35] يبلغ الطول الإجمالي للسلك الملفوف في اللولب المحوري طول موجة كاملة على الأقل، ويتكون من بضع لفات عريضة من السلك،كل منها يمثل جزءًا كبيرًا من طول الموجة في القطر. في المقابل، يكون لولب البطة المطاطية ( اللولب العادي ) صغيرًا ، ويتكون من جزء من السلك لا يتجاوز طوله الإجمالي بعد فكه ربع طول الموجة؛ وهو عبارة عن ملف ملفوف بإحكام مع العديد من اللفات الضيقة من السلك، كل لفة منها تمثل جزءًا صغيرًا جدًا من طول الموجة في القطر.

[rubber_ducky_vs_multiturn_loop_note-36] لاحظ أيضًا أن " البط المطاطي " لا يوجد تشابه وظيفي بين الهوائيات الحلقية : فعلى الرغم من أن سلك الهوائي ملفوف بالفعل بشكل حلزوني مع لفات صغيرة تشبه الحلقة، وعلى الرغم من أنها تنتج حثًا مغناطيسيًا ، إلا أن هذه اللفات صغيرة جدًا بحيث لا يمكنها اعتراض أو إشعاع أي إشارة قابلة للكشف مغناطيسيًا، حتى عند مقارنتها بالإشارة الضئيلة التي يمتصها أو ينبعثها سلك أحادي القطب المضغوط حلزونيًا، والذي يعمل كهوائي كهربائي قصير.

[37] يشكل عمود الهوائي أحادي القطب المطوي وأسلاكهالمحيطة به خط نقل محوري رأسي ضخم ، ولكنه لا يزال صغيرًا مقارنةً بأطوال الموجات المتوسطة التي تتراوح عادةً بين ربع ونصف كيلومتر. يُمثل العمود المركزي الموصل الرئيسي للكابل المحوري العملاق، بينما تعمل الأسلاك المحيطة به كغلاف خارجي موصل رقيق . تعمل الأسلاك الموجودة أعلى السلك المحيط، والتي تربط السلك المحيط بالعمود العلوي، على تقصير دائرة الكابل المحوري، مما يحوله إلى وصلة تحميل عملاقة . ونظرًا لأن هذه الوصلة موصولة بدائرة قصر وتحت ربع موجة ، فإنها تُضيف مفاعلة حثية بالتوازي مع نقطة التغذية.
بدون غطاء الهوائي أحادي القطب، يُظهر الصاري الصغير (أقل من ربع موجة) مقاومة سعوية مزعجة ، لذا يُضبط قطر الغطاء وطوله بحيث تكون المقاومة الحثية المضافة كافية لمعادلة المقاومة السعوية للصاري بدون غطاء. تُحدد قيمة المقاومة الحثية المضافة بارتفاع نقطة التثبيت، والأقطار النسبية للصاري وعمود أسلاك الغطاء المحيط به. ولضبط دقيق، تُحرك نقطة التثبيت لأعلى أو لأسفل قليلاً حتى تختفي المقاومة عند نقطة التغذية المُعدلة. عند الإرسال، يُلغي الجزء المتوازن والمتوازي عكسيًا من تيارات التشغيل (تدفقات متساوية ومتوازية، ولكن في اتجاهين متعاكسين) في الهوائي العملاق إشعاع بعضها البعض تقريبًا، لذا فإن التيارات المتوازنة في الهوائي العملاق غير مرئية بالنسبة للموجات الراديوية.
تؤدي المعاوقة غير المتوازنة المصممة في الهوائي إلى توليد تيارات أخرى غير متوازنة، والتي تُدفع بشكل منفصل إلى أعلى كل من الصاري والغطاء من نقطة التغذية. تتدفق الأجزاء غير المتوازنة من تيارات الصاري والغطاء في نفس الاتجاه في أي لحظة، وتشع هذه التيارات غير المتوازنة.

[38] بما أن التيارات الأفقية المتساوية تسري في اتجاهين متعاكسين بعيدًا عن مركز السلك العلوي، فإنها تتوازن ولا تُنتج إشعاعًا يُذكر. عادةً ما يكون الجزء الأفقي قصيرًا جدًا بحيث لا يوفر سعة كافية، لذا تتطلب نقطة تغذية الهوائي ملف تحميل لضبط أي مفاعلة متبقية، وسيكون للهوائي المضبوط نطاق ترددي ضيق. في الحالة النادرة التي يكون فيها " غطاء السعة "واسعًا بما يكفي لتعويض الطول المفقود في السلك الرأسي،يمكن أن يقترب أداء هوائي "T" من أداء هوائي أحادي القطب كامل الحجم.

[39] إذا كان طول السلك الأفقي كافيًا لجعل الطول الإجمالي للسلك حوالي ربع الطول الموجي، فإن أداء الهوائي المقلوب على شكل حرف L يمكن أن يقترب من أداء الهوائي أحادي القطب كامل الحجم.

[41] تصميم الهوائي "الرباعي" الشائع مصنوع بالضرورة من حلقات الموجة الكاملة، وعادة ما تكون حلقتين كاملتين، لذلك طالما أن الهوائي ليس " رباعي الأضلاع " فقط ، فلا حاجة إلى أي تمييز آخر.

[43] تعتمد القدرة على تشغيل نصف حلقة كقطب ثنائي في وضع التوافقي الأول على موضع نقطة التغذية.

[half_loop_vs_half_square_note-44] يختلف هوائي نصف الحلقة كهربائيًا عن هوائي نصف المربع ، على الرغم من تشابه اسميهما ومظهرهما ( $Π ) الذي قد يُسبب التباسًا.$ ويكمن الفرق الأوضح بينهما في أن طرفي نصف المربع لا يتصلان بالأرض بتيار مستمر (مع أنهما قد يكونان متصلين عبر اقتران سعوي) ، ونظام التأريض اختياري؛ مع أنه مفيد عندما تكون الأطراف قريبة من الأرض، إلا أنه يمكن الاستغناء عنه دون فقدان للطاقة عندما تكون أطراف نصف المربع مرتفعة جدًا عن الأرض. في المقابل، يجب توصيل كل طرف من أطراف هوائي نصف الحلقة بنظام تأريض، ونظام التأريض ضروري لعمله.

[45] الاستثناءات هي أجهزة راديو السيارات ، والتي تتطلب تركيب هوائي خارج هيكل السيارة المعدني، مما يحجب نطاق AM واستقبال الموجات الطويلة .

[46] الحد الأقصى لحجم حلقات الإرسال الصغيرة هو نصف موجة ، ولكن يصبح تحقيق مطابقة المعاوقة أكثر صعوبة عند الاقتراب من هذا الحد. من الممكن بالتأكيد إنشاء حلقات بين نصف موجة وموجة كاملة ، ولكنها تتطلب تحميلًا حثيًا ، وهي أشبه بحلقة كاملة مُقصرة ومُحمّلة .

[47] توجد طرق مختلفة لتوسيع نطاق الترددات غير دمج عدة هوائيات ضيقة التردد عند نقاط تغذيتها: إحدى هذه الطرق هي وضع مقاومة إنهاء على هوائي واحد - على غرار هوائيات الموجة المتنقلة، ولكن لسبب مختلف. تُستخدم المقاومة المُضافة لتوسيع نطاق الترددات لتخميد التقلبات الحادة في المعاوقة التفاعلية للهوائي عند الترددات غير الرنانة، مما يجعل استخدام الهوائيات الرنانة صعبًا عند هذه الترددات. لكن إضافة المقاومة تُقلل من كفاءة الهوائي . تُغطى هذه الطريقة لتوسيع نطاق الترددات في قسم "أنواع الهوائيات الأخرى".

[fan_dipole_resonance_note-48] ١ ٢ ٣ تُضفي الثنائيات المتعددة على الهوائي المُركّب نطاق تردد أوسع من ثنائي القطب البسيط ذي الذراعين. تتصل الأسلاك المتعددة المتفرعة من نقطة التغذية المُركّبة في أزواج متقابلة متساوية الطول، يختلف طول كل زوج عن طول الأزواج الأخرى، مما يُعطي ثنائي القطب المروحي نطاق رنين أوسع من أي عنصر ثنائي قطب منفرد. الفكرة الأساسية هي أن تيار التغذية سيتدفق بشكل طبيعي في الغالب إلى زوج الأسلاك الذي يُوفر أقل مُعاوقة (أفضل مُطابقة ) للتردد المُغذّى. إذا كانت أطوال أزواج الثنائيات متقاربة، بحيث تتداخل نطاقات ترددات الرنين الخاصة بها، فسيُظهر الهوائي المُركّب نطاق تردد مُطابق مُستمر أوسع من أي ثنائي قطب منفرد. أما إذا كانت أطوال أزواج الثنائيات مُختلفة بشكل أكبر، بحيث لا تتداخل نطاقات ترددات الرنين الخاصة بها، فسيُظهر ثنائي القطب المروحي ترددات رنين مُتعددة ومُميزة - مع رنين واحد على الأقل لكل زوج.

[49] على الرغم من عدم وجود اتصال مباشر بالأرض، إلا أن الأطراف السفلية للهوائيات نصف المربعة عادةً ما تُظهر اقترانًا سعويًا كبيرًا بترددات الراديو مع الأرض. ومن حسن الحظ، يمكن استغلال هذا الاقتران لتقصير الأعمدة الرأسية.

[50] يرجع السبب في أن الهوائيات نصف المربعة تتمتع بإشعاع أفقي أفضل من الهوائيات أحادية القطب العادية ذات التغذية السفلية إلى وجود عدد أقل من العوائق التي تحول دون رؤية الجزء الأكثر إشعاعًا للأفق:
يكون تيار هوائي أحادي القطب ربع الموجة، وبالتالي أعلى إشعاع له، في أقصى حالاته بالقرب من نقطة التغذية. أما الهوائي نصف المربع، فيعمل كزوج متطابق من هوائيات أحادية القطب مقلوبة ذات تغذية علوية، حيث يكون تيارها في أعلى حالاته بالقرب من نقطة اتصال السلك الأفقي بها، بينما تقع نقاط التغذية الفعلية (أو الفعّالة) للهوائيات الرأسية عند أطرافها العلوية. وتميل التغذية العلوية إلى إنتاج إشارة أفضل للمسافات الطويلة، لأن أعلى إشعاع بالقرب من نقطة التغذية يُفترض أن يكون لديه رؤية واضحة للأفق، ما لم تعيقه تلال أو جبال قريبة نسبيًا.
يُنتج الإشعاع الصادر من هوائي أحادي القطب عادي في الغالب عن التيار العالي بالقرب من نقطة تغذية الهوائي على مستوى الأرض. ويتأثر هذا الإشعاع سلبًا بسبب مساره نحو الأفق البعيد، والذي عادةً ما تعيقه عوائق محلية متنوعة تعكس الموجات الراديوية، مثل الأسوار المعدنية، والأسلاك المدمجة في المنازل المجاورة، والحظائر والمرائب والمستودعات المغطاة بالمعدن. ^{[ 14 ]}

[mwCeA] يكون تيار هوائي أحادي القطب ربع الموجة، وبالتالي أعلى إشعاع له، في أقصى حالاته بالقرب من نقطة التغذية. أما الهوائي نصف المربع، فيعمل كزوج متطابق من هوائيات أحادية القطب مقلوبة ذات تغذية علوية، حيث يكون تيارها في أعلى حالاته بالقرب من نقطة اتصال السلك الأفقي بها، بينما تقع نقاط التغذية الفعلية (أو الفعّالة) للهوائيات الرأسية عند أطرافها العلوية. وتميل التغذية العلوية إلى إنتاج إشارة أفضل للمسافات الطويلة، لأن أعلى إشعاع بالقرب من نقطة التغذية يُفترض أن يكون لديه رؤية واضحة للأفق، ما لم تعيقه تلال أو جبال قريبة نسبيًا.

[mwCeQ] يُنتج الإشعاع الصادر من هوائي أحادي القطب عادي في الغالب عن التيار العالي بالقرب من نقطة تغذية الهوائي على مستوى الأرض. ويتأثر هذا الإشعاع سلبًا بسبب مساره نحو الأفق البعيد، والذي عادةً ما تعيقه عوائق محلية متنوعة تعكس الموجات الراديوية، مثل الأسوار المعدنية، والأسلاك المدمجة في المنازل المجاورة، والحظائر والمرائب والمستودعات المغطاة بالمعدن. ^{[ 14 ]}

[Yagi_log_conf_note-52] 1 2 بسبب أشكالها "العظمية" المتشابهة، غالبًا ما يتم الخلط بين هوائيات ياغي-أودا متعددة العناصر والهوائيات الدورية اللوغاريتمية.

[53] في هوائي ياغي-أودا، يوجد عنصر يُسمى " العنصر الطفيلي " الذي يزيد طوله قليلاً عن الحد الأدنى للرنين، ويعكس إشارة العنصر المُشغَّل نحوه، تمامًا كالمرآة، ويُسمى "العاكس" . عادةً ما يكون العاكس هو العنصر الأخير والأطول في المصفوفة، وعادةً ما يكون هناك عنصر واحد فقط.
العنصر التالي في الطول، بعد العاكس (إن وجد)، هو مصدر الإشعاع. يتم قصه إلى طول رنيني وهو الجزء الوحيد من الهوائي المتصل بخط التغذية؛ ويسمى "العنصر المُحفَّز" أو نادراً "المشع" أو "العنصر المُشع" .
تكون العناصر الواقعة خلف العنصر المُحفِّز أقصر قليلاً من طول الرنين، وتعمل على زيادة شدة الموجات الراديوية المارة عبرها في الاتجاه الأمامي، على غرار عدسة التركيز؛ وتُسمى هذه العناصر "الموجهات" . قد يكون هناك عدة موجهات، أو لا يوجد أي منها (مثل مستطيل موكسون ). يؤدي إضافة المزيد من عناصر التوجيه (مع تناقص أطوالها كلما زادت المسافة من العنصر المُحفِّز) إلى تركيز الموجات المنبعثة من العنصر المُحفِّز في حزمة ضيقة بشكل متزايد.

[54] عادةً ما يكون عرض النطاق الترددي القابل للاستخدام لهوائي ياغي-أودا بضعة بالمائة فقط، ولكن هناك تصميمات أكثر تعقيدًا وتركيبًا يمكنها تخفيف هذا القيد.

[broadband_vs_directional_resistive_note-57] تُصنّف هوائيات النطاق العريض ذات الإنهاء المقاوم أحيانًا ضمن هوائيات الموجة المتنقلة ، لمجرد أن كليهما يعتمد على الإنهاء المقاوم. إلا أن هذا التصنيف مناسب فقط إذا تم تصنيف الهوائيات وفقًا لبنيتها المشتركة، وليس وفقًا لوظيفتها. صُممت هوائيات الموجة المتنقلة بإنهاء مقاوم للتخلص من الموجات التي تمر عبر الهوائي في اتجاه غير مرغوب فيه، مما يُكسبها كسبًا . قد تصبح بعض هوائيات النطاق العريض ذات الإنهاء المقاوم موجهة، ولكن هذا ليس شرطًا لتصبح ذات نطاق عريض.

[58] في الهوائيات الرنانة ، تُستهلك طاقة الإرسال من خلال مزيج من إشعاع الإشارة وتسخين الأسلاك. عادةً ما تتجاوز الطاقة المُشعّة من الهوائي الرنان الطاقة المفقودة على شكل حرارة بكثير.

[59] عندما يحتوي الهوائي الحلزوني على حوالي 10 لفات أو أكثر ، بحيث يكون محيط كل لفة قريبًا من طول موجة كاملة، فإنه يُسمى "حلزونًا طويلًا" ويكون تشغيله الكهربائي مشابهًا لهوائي الموجة المتنقلة . أما إذا كان يحتوي على بضع لفات فقط (أو لفة واحدة فقط) وكان محيط جميع اللفات مجتمعة يُقارب طول موجة واحدة، أو بضعة أطوال موجية فقط، فإنه يُسمى "حلزونًا قصيرًا" ويعمل كهربائيًا بشكل مشابه لنوع من أنواع هوائيات الحلقة الكبيرة .

[60] هوائيات ثنائية القطب الأرضية هي هوائيات ثنائية القطب عاديةتُدفن في التربة؛ وفي هذه الحالة، تعني كلمة "أرض" حرفيًا الأرض أو التربة. يجب عدم الخلط بينها وبين هوائيات أحادية القطب ذات المستوى الأرضي . في مصطلح " هوائي المستوى الأرضي " ، تشير كلمة "أرض" إلى التأريض الكهربائي للترددات الراديوية . وهو عبارة عن مروحة شعاعية من قضبان متصلة بتأريض تغذية الهوائي، موضوعة على شكل تاج إشعاعي مقلوب حول الطرف السفلي لهوائي أحادي القطب، مثبت عاليًا في الهواء. تعمل مروحة القضبان كبديل للمستوى الأرضي لهوائي أحادي القطب .

[62] على الرغم من أن الأمر قد يبدو متناقضًا منطقيًا، إلا أن الهوائي المدفون على عمق ضحل يمكنه بالفعل استقبال الموجات الراديوية ، وبالنسبة للترددات الأقل من نطاق الترددات العالية المتوسطة (حيث لا يُعد استقبال إشارة قوية أولوية قصوى نظرًا لانتشار التشويش الراديوي أو "التشويش")، فإن امتصاص التربة لكمية ضئيلة من طاقة الإشارة ليس ذا أهمية كبيرة. ومن المحفزات الأخرى أن "التركيب" عن طريق الدفن يُعد طريقة عملية للغاية لوضع هوائي في نطاقي الترددات المتوسطة والمنخفضة ، حيثيمكن أن يصل طول هوائيات نصف الموجة إلى أكثر من ربع ميل (نصف كيلومتر)، وحتى الهوائي الذي يُنصب على ارتفاع مبنى من طابقين يظل على ارتفاع جزء ضئيل جدًا من الطول الموجي فوق سطح الأرض. وقد استخدم هواة الراديو الذين يجرون تجارب في نطاق 136 كيلوهرتز الأرض نفسها كسلك هوائي افتراضي عن طريق توصيل طرفي خط التغذية بقضيبين أرضيين موضوعين على مسافة بعيدة.^[¹⁸^]

[65] تُصنّف هوائيات الأسلاك العشوائية أحيانًا، بشكلٍ اعتباطي، كفئة فرعية من هوائيات أحادية القطب المنحنية أو المطوية ^{[ i ]} ، إذا كان طولها ربع موجة أو أقل، أو هوائيات ثنائية القطب مطوية ذات تغذية طرفية إذا كان طولها نصف موجة أو أكثر، حتى طول موجة أو موجتين أو أقل. عندما يُمدّ سلك عشوائي مع وجود قطعة واحدة ممتدة على الأقل موجهة في خط مستقيم، بطول يتراوح من طول موجة إلى عدة أطوال موجية، فإنه يعمل بشكل مشابه تقريبًا لهوائي بيفرج ، على الرغم من أنه نظرًا لعدم وجود مقاومة طرفية فيه على الأرجح، فإنه سيستقبل الإشارة في اتجاهين متعاكسين، محاذيين لأطول قطعة فيه، بدلًا من أن يكون أحادي الاتجاه مثل هوائي بيفرج.

[66] يتحدد شكل وطول السلك "العشوائي" بالمساحة المتاحة، ومواقع وعدد نقاط التثبيت المرتفعة الممكنة، ومدى امتداد طول السلك الإجمالي المتاح. لا يُمدد السلك في خط مستقيم باتجاه مُخطط له، ولا يُقص عادةً إلى طول محدد (رنيني) . يتميز هوائي السلك العشوائي بنمط إشعاع فريد ومعقد، مع عدة فصوص بزوايا مختلفة لكل جزء من السلك، وفي اتجاهات مختلفة لكل جزء ولكل تردد يُستخدم عليه.

[mwB_Q] تعمل المادة العازلة المحيطة بالموصل على إبطاء سرعة الضوء المار عبره عن طريق تغيير السماحية الفعالة للفراغ المحيط به. وقد يكون سبب ذلك العزل البلاستيكي، أو الأغلفة البلاستيكية الواقية للأسلاك، أو في بعض الحالات، أصباغ أكسيد المعادن ومبيدات الفطريات الموجودة في الطلاء.

[mwB_c] هناك سببان آخران لتقصير الهوائي بشكل فعال، وهما " تأثيرات الأطراف " المعقدة والمحبطة ، والتي تؤدي إلى أن تقلل الصيغ التقليدية لسعة السلك المنتظمة لكل وحدة طول من تقدير السعة عند أطراف الهوائي بشكل كبير. أولاً، بسبب المساحة المفتوحة كهربائياً بالقرب من أطراف الهوائي، مما يتسبب في زيادة مفاجئة في السعة لكل وحدة طول ( $C'$ ) بالقرب من نهايات السلك (انظر معادلات التلغراف ). ثانياً، توفر النهايات القصيرة لشعاع الهوائي أو قمة عمود الهوائي سطحاً جديداً لمزيد من السعة. ومما يزيد من تفاقم مشكلة هذين السببين للسعة الزائدة أنهما يؤثران على جزء الهوائي الذي تكون فيه الفولتية أعلى ما يمكن - فولتية عالية للغاية، حتى مع بضعة واط من طاقة الإرسال.

[mwCAA] ثمة مشكلة أخرى، وإن كانت طفيفة التأثير نسبيًا، وهي سعة الهوائي بالنسبة للأرض في أجزاء الهوائي القريبة جدًا من سطح الأرض - وهي مشكلة شائعة في قواعد الهوائيات الرأسية، وشائعة أيضًا في الهوائيات المؤقتة المستخدمة على ترددات محددة للإرسال عموديًا (NVIS) وارتداد الإشارات للخلف من طبقة الأيونوسفير، لنقل الإشارات من موقع محدود إلى مركز اتصالات لا يبعد أكثر من بضع مئات من الأميال. وتحدث اضطرابات أخرى أكبر بكثير عادةً في الهوائيات المنخفضة، نتيجةً لانعكاس الموجات الراديوية عن الأرض وعودتها إلى الهوائي، مما يُولّد تيارات معاكسة تتعارض مع التيار المُغذّي للهوائي.

[Bevelaqua1-1] 1 2 بيفيلكوا، بيتر جيه. "أنواع الهوائيات" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 30 يونيو 2015. تم الاطلاع عليه في 28 يونيو 2015 .— الموقع الإلكتروني الخاص ببيتر بيفيلكوا.

[ARRL22nd-2] ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ ١٧ ١٨ ١٩ ٢٠ ٢١ ٢٢ ٢٣ ٢٤ ٢٥ ٢٦ ٢٧ ٢٨ ٢٩ سيلفر، إتش. وارد، محرر. (٢٠١١). كتاب هوائيات ARRL للاتصالات اللاسلكية ( الطبعة ٢٢). نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو. الفصل ٥، القسم ٩.٦، القسم ١١.٦، القسم ١٦.٥، القسم ٢٠.٦، الفصل ٢٢. ISBN 978-0-87259-680-1.

[Aksoy-2008-3] ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ أكصوي، سركان (٢٠٠٨). "ملاحظات المحاضرة - الإصدار ١.٣.٤" (ملف PDF) . الهندسة الكهربائية. الهوائيات. جبزة، تركيا: جامعة جبزة التقنية. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ ٢٢ فبراير ٢٠١٦. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٩ يونيو ٢٠١٥ .

[Balanis_2005_I-4] 1 2 3 4 5 6 بالانيس، قسطنطين أ. (2005). نظرية الهوائيات: التحليل والتصميم . المجلد 1 ( الطبعة الثالثة). جون وايلي وأولاده. ISBN 047166782X– عبر جوجل.

[AntTheo-BowTie-9] 1 2 "هوائي ربطة العنق" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 8 يناير 2019. تم الاطلاع عليه في 11 مارس 2013 .

[Bevelaqua3-10] بيفيلكوا، بيتر جيه. "هوائي ثنائي القطب" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 17 يونيو 2015.

[ARRL-AntBk-1988-12] 1 2 3 4 5 6 7 هول، جيري؛ وآخرون ، محررون. (1988). كتاب هوائيات ARRL . نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو . ص 25-18 وما يليها. ISBN 978-0-87259-206-3.

[W2DU_Reflections-16] ماكسويل، والتر م. (1990). تأملات: خطوط النقل والهوائيات ( الطبعة الأولى). نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو . ISBN 0-87259-299-5.

[Moore-2014-17] 1 2 مور، سيسيل (9 يناير 2014). "حكايات الزوجة العجوز في هواية الراديو" . W5DXP . مؤرشف من الأصل في 2 يونيو 2019. تم الاسترجاع في 8 مايو 2016 .

[DX_Engr_sloper_ad-21] 1 2 "هوائيات ألفا دلتا HF SWL المائلة" . دي إكس إنجينيرينغ (dxengineering.com) (موقع تجاري).— مثال على موقع ويب تجاري يستخدم نصف موجة مائلة لوصف ثنائي القطب المائل ، وربع موجة مائلة لوصف أحادي القطب المائل .

[Cebik-fold-bend-31] 1 2 سيبك، إل بي (W4RNL) (حوالي 2002). "الطي والثني والتشويه - جعل ثنائي القطب مناسبًا للمساحة المتاحة" . تم الاسترجاع في 20 فبراير 2018 - عبر webclass.org.{{cite web}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )

[Bevelaqua2-33] بيفيلكوا، بيتر جيه. "هوائي أحادي القطب" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 15 يونيو 2015.

[Bevelaqua5-40] 1 2 3 4 5 6 بيفيلكوا، بيتر جيه. "هوائيات الحلقة" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 17 يونيو 2015.

[Severns1996-42] 1 2 3 سيفرنز، رودي (N6LF) (1996). "استخدام الهوائي نصف المربع للاتصالات بعيدة المدى على النطاق المنخفض". في: سترو، ر. دين (N6BV)؛ روزنوي، ريتش (KA1OF) (محرران). موسوعة هوائيات ARRL . المجلد 5. نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو . الصفحات 35-44 . ISBN 0-87259-562-5.{{cite book}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )

[Bevelaqua4-51] بيفيلكوا، بيتر جيه. "مصفوفات الهوائيات" . Antenna-Theory.com . مؤرشف من الأصل في 25 أبريل 2017.

[Moxon-1993-55] 1 2 موكسون، ليه أ. (G6XN) (1993). هوائيات التردد العالي لجميع المواقع ( الطبعة الثانية). جمعية الراديو في بريطانيا العظمى . رقم ISBN 1-872309-15-1.{{cite book}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )

[56] "علم الفلك الراديوي" . أماكن ذات أهمية. سيردونا، جنوب أفريقيا: جمعية سيردونا للأعمال والسياحة. مؤرشف من الأصل في 29 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه في 23 مارس 2025 – عبر ceduna.net.

[Dodd-1996-61] 1 2 دود، بيتر ب. (G3LDO) (أكتوبر 1996). دليل تجارب الهوائيات لجمعية الراديو البريطانية . ريان، روبرت (رسام) ( الطبعة الثانية). بوترز بار، المملكة المتحدة: جمعية الراديو البريطانية . ISBN 978-187230936-1.{{cite book}}صيانة CS1: أسماء رقمية: قائمة المؤلفين ( رابط ) أعيد نشره في نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو ، رقم ISBN 978-087259608-5

[63] إهرنفريد، مارتن (G8JNJ). "هوائي أحادي القطب ذو قفص محوري مُنهى (TC ² M)" (ملف PDF) . tc2m.info . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 29 مايو 2015. تصميم جديد لهوائي رأسي عالي التردد عريض النطاق.{{cite web}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )

[Bushcomm-website-64] "هوائيات بوشكوم عالية التردد" . بيرث، غرب أستراليا، أستراليا .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ a ]

[

[ ج ]

[ د ]

[ 5 ]

[ هـ ]

[ 7 ]

[ و ]

[

[

[ 8 ]

[ 9 ]

يتكون الهوائي

[ j ]

[ k ]

[

[ ل ]

[ م ]

[

[

[ p ]،

[ q ]

[ r ]

ثنائيات

[ ]

[

[ 12 ]

مشع رأسي بارتفاع ربع موجة، ويبلغ طوله الحد الأدنى اللازم لسلك مستقيم ليرن ذاتيًا. [

[ w ]

[ x ]

[ y ]

[

[

[

[ ab ]

[ 14 ]

[ ac ]

[ إعلان ]

.

وربع

[ ag ]

[ ah ]

[ ai ]

[ aj ]

[ 15 ]

[ ak ]

[ al ]

ديسيبل

[ 16 ]

[

عند

ومع ذلك ،

تعتمد

[

[

[

]

ثالث

[ كما ]

[ عند ]

[ 6 ]

[

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗