العناصر المدفوعة والطفيلية

في مصفوفة هوائيات مصنوعة من عناصر موصلة متعددة (عادة قضبان معدنية)، يتم توصيل عنصر مدفوع أو عنصر نشط (يسمى أيضًا مشع مدفوع أو مشع نشط ) كهربائيًا بجهاز الاستقبال أو جهاز الإرسال بينما لا يتم توصيل عنصر طفيلي (أو مشع سلبي ).

في مصفوفة هوائيات متعددة العناصر (مثل هوائي ياغي-أودا )، يُعد العنصر المُحفَّز أو العنصر النشط هو العنصر الموجود في الهوائي (عادةً ما يكون قضيبًا معدنيًا) والمتصل كهربائيًا بجهاز الاستقبال أو الإرسال . في هوائي الإرسال، يُحفَّز هذا العنصر بتيار الترددات الراديوية من جهاز الإرسال، وهو مصدر الموجات الراديوية. أما في هوائي الاستقبال، فيجمع الموجات الراديوية الواردة لاستقبالها، ويحولها إلى تيارات كهربائية متذبذبة صغيرة ، تُطبَّق على جهاز الاستقبال . تتكون الهوائيات متعددة العناصر، مثل هوائي ياغي، عادةً من عنصر مُحفَّز، متصل بجهاز الاستقبال أو الإرسال عبر خط تغذية ، وعدد من العناصر الأخرى غير المُحفَّزة، تُسمى العناصر الطفيلية. غالبًا ما يكون العنصر المُحفَّز ثنائي القطب . تعمل العناصر الطفيلية كمرنانات ، وتتفاعل كهرومغناطيسيًا مع العنصر المُحفَّز، وتُسهم في تعديل نمط إشعاع الهوائي، وتوجيه الموجات الراديوية في اتجاه واحد، مما يزيد من كسب الهوائي.

قد يحتوي الهوائي على أكثر من عنصر مُحفَّز، مع أن هوائي ياغي، وهو أكثر الهوائيات متعددة العناصر شيوعًا، يحتوي عادةً على عنصر واحد فقط. على سبيل المثال، غالبًا ما تتكون هوائيات الإرسال لمحطات راديو AM من عدة مشعات عمودية ، يعمل كل منها كعنصر أحادي القطب نصف موجي مُحفَّز، لتكوين نمط إشعاع معين . يُنتج مصفوفة ثنائية العناصر، تفصل بين عناصرها مسافة ربع طول موجي، نمط إشعاع قلبي الشكل مميزًا عندما يُحفَّز العنصر الثاني بمصدر ذي طور معاكس للعنصر الأول بمقدار 90 درجة . يتكون الهوائي اللوغاريتمي الدوري (LPDA) من العديد من عناصر ثنائية القطب ذات أطوال متناقصة، وكلها مُحفَّزة. مع ذلك، نظرًا لاختلاف أطوالها، فإن ثنائي قطب واحد فقط من بين العديد يكون في حالة رنين عند تردد معين، لذا لا يُحفَّز إلا ثنائي قطب واحد في كل مرة. يعتمد ثنائي القطب المُحفَّز على تردد الإشارة . قد تحتوي المصفوفات الطورية على مئات العناصر المُحفَّزة. تتكون هوائيات التلفزيون المنزلية متعددة النطاقات عادةً من هوائي هجين يجمع بين هوائي ياغي UHF ذي قطب ثنائي واحد مُحفِّز وهوائي لوغاريتمي دوري VHF خلفه بعناصر نشطة متناوبة. ثم يتم توصيل العناصر المُحفِّزة بين نطاقي UHF وVHF، وغالبًا ما تتم مطابقتها ، لتوصيل كابل محوري 75 أوم إلى جهاز الاستقبال. 

عندما يُشار إلى "عنصر مُشغَّل" في مصفوفة هوائي، يُفترض غالبًا أن العناصر الأخرى غير مُشغَّلة (أي مشع سلبي) وأن المصفوفة مترابطة بإحكام (تباعد أقل بكثير من الطول الموجي ).

في هوائي الراديو ، يُعد العنصر الطفيلي أو المشع السلبي عنصرًا موصلًا، عادةً ما يكون قضيبًا معدنيًا، غير متصل كهربائيًا بأي شيء آخر. ^{[ 1 ]} تتكون الهوائيات متعددة العناصر، مثل هوائي ياغي-أودا، عادةً من " عنصر مُحفِّز " متصل بجهاز استقبال أو إرسال الراديو عبر خط تغذية ، وعناصر طفيلية غير متصلة. يكمن الغرض من العناصر الطفيلية في تعديل نمط إشعاع موجات الراديو المنبعثة من العنصر المُحفِّز، وتوجيهها في حزمة باتجاه واحد، مما يزيد من توجيهية الهوائي ( كسبه ). يقوم العنصر الطفيلي بذلك من خلال العمل كمرنان سلبي ، يشبه صندوق صوت الغيتار، حيث يمتص موجات الراديو من العنصر المُحفِّز المجاور ويعيد إشعاعها مرة أخرى بطور مختلف . تتداخل الموجات من عناصر الهوائي المختلفة ، مما يُقوّي إشعاع الهوائي في الاتجاه المطلوب، ويُلغي الموجات في الاتجاهات غير المرغوب فيها.

تُركّب العناصر الطفيلية في هوائي ياغي بالتوازي مع العنصر المُحفّز، وعادةً ما تكون جميع العناصر على خط عمودي على اتجاه إشعاع الهوائي. يعتمد تأثير العنصر الطفيلي على نمط الإشعاع على بُعده عن العنصر المجاور، وعلى طوله. عادةً ما يكون العنصر المُحفّز للهوائي ثنائي قطب نصف موجي ، أي أن طوله يساوي نصف طول موجة الموجات الراديوية المستخدمة. تنقسم العناصر الطفيلية إلى نوعين: " العاكس "، وهو أطول قليلاً (حوالي 5%) من نصف الطول الموجي، ويعمل على عكس الموجات الراديوية في الاتجاه المعاكس. و" الموجّه "، وهو أقصر قليلاً من نصف الطول الموجي، ويعمل على زيادة الإشعاع في اتجاه مُحدد. قد يحتوي هوائي ياغي على عاكس على أحد جانبي العنصر المُحفّز، وموجّه واحد أو أكثر على الجانب الآخر. إذا كانت جميع العناصر في مستوى واحد، فعادةً ما يُستخدم عاكس واحد فقط، لأن إضافة عاكسات أخرى لا تُحسّن الكسب بشكل ملحوظ، ولكن في بعض الأحيان تُركّب عاكسات إضافية أعلى وأسفل مستوى الهوائي على دعامة رأسية في نهايته.

تُثبّت جميع العناصر عادةً على عارضة أو دعامة معدنية على طول المحور المركزي للهوائي. ورغم أن العناصر الطفيلية تُعزل أحيانًا عن العارضة الداعمة، إلا أنها غالبًا ما تُثبّت أو تُلحم بها مباشرةً، وتُوصل بها كهربائيًا. ولا يؤثر ذلك على أدائها، لأن توزيع جهد الترددات الراديوية على طول العنصر يكون في أقصى قيمة له عند الأطراف، وينعدم (يوجد عند نقطة العقدة ) عند نقطة المنتصف حيث تُثبّت العارضة المؤرضة.

يؤدي إضافة العناصر الطفيلية إلى تحسين متناقص في كسب الهوائي. ^{[ 2 ]} فإضافة عاكس إلى هوائي ثنائي القطب، لتكوين هوائي  ياغي ثنائي العناصر، يزيد الكسب بحوالي 5 ديسيبل مقارنةً بالهوائي ثنائي القطب. أما إضافة موجه إلى هذا الهوائي، لتكوين هوائي ياغي ثلاثي العناصر، فيزيد الكسب بحوالي 7 ديسيبل مقارنةً بالهوائي ثنائي القطب. وكقاعدة عامة، يضيف كل عنصر طفيلي إضافي بعد ذلك حوالي 1 ديسيبل من الكسب. ^{[ 2 ]}   

في مثال على عنصر طفيلي غير قضيب الشكل، يُركّب أحيانًا هوائي رقعة ميكروستريب طفيلي فوق هوائي رقعة آخر مُشغّل. يرن هذا الهوائي المُركّب بتردد أقل قليلًا من تردد العنصر الأصلي. ومع ذلك، فإن التأثير الرئيسي هو زيادة عرض نطاق المعاوقة للهوائي بشكل كبير. في بعض الحالات، يمكن زيادة عرض النطاق بمقدار عشرة أضعاف.

لا تحتوي جميع أنواع الهوائيات متعددة العناصر ذات الموصلات الرقيقة على عناصر طفيلية. يشبه الهوائي الدوري اللوغاريتمي في مظهره هوائي ياغي، لكن جميع عناصره عناصر مُشغَّلة، متصلة بجهاز الإرسال أو الاستقبال.

• كتاب هوائيات الرابطة الأمريكية لهواة الراديو (الطبعة 23  ). نيوينغتون، كونيتيكت: الرابطة الأمريكية لهواة الراديو . 2015. القسم الفرعي  11.1. رقم ISBN 978-1625950444.