احسب الطول الفيزيائي لهوائي نصف موجة أو ربع موجة أو موجة كاملة انطلاقًا من تردد التشغيل. أوجد طول الموجة في الفضاء الحرّ وطول العنصر المصحَّح بعامل السرعة.
المدخلات
تردد تشغيل الهوائي.
0 – 1
نسبة سرعة الموجة في الموصِّل إلى سرعة الضوء، وهي عادةً نحو 0.95 للسلك الرفيع. وهو يجعل العنصر الفيزيائي أقصر قليلًا من طول الفضاء الحرّ.
النتائج
أدخل قيمة لعرض النتائج.
الطول الفيزيائي لعنصر الهوائي: الكسر المختار من طول الموجة مضروبًا في عامل السرعة.
تفاصيل
طول الموجة في الفضاء الحرّ λ = c / f، حيث c هي سرعة الضوء. وهو المسافة التي تقطعها الموجة في دورة واحدة.
طول الهوائي
يعمل الهوائي على أفضل وجه حين يطابق حجمه الفيزيائي طول موجة الإشارة التي صُمِّم لها. ونقطة البداية هي طول الموجة في الفضاء الحرّ، ويكون العنصر العامل عندئذٍ كسرًا بسيطًا منه — نصفًا أو ربعًا أو موجة كاملة — مشذّبًا قليلًا بعامل سرعة الموصِّل. تأخذ هذه الحاسبة تردد التشغيل وعامل سرعة وتُعيد طول الموجة في الفضاء الحرّ وطول العنصر الفيزيائي .
الصيغة
λ=fc,L=λ⋅k⋅n
حيث هي سرعة الضوء، و هو عامل السرعة، و هو كسر التصميم — النصف لثنائي قطب نصف الموجة، أو الربع لأحادي قطب ربع الموجة، أو واحد لعنصر موجة كاملة.
المقدار
الرمز
الوحدة
طول الموجة
متر (m)
طول الهوائي
متر (m)
التردد
هرتز (Hz)
عامل السرعة
بلا وحدة
عامل السرعة أقلّ قليلًا من 1 — نحو 0.95 للسلك العاري الرفيع — لأن الموجة تنتقل أبطأ قليلًا على امتداد موصِّل حقيقي منها عبر الفضاء الحرّ، فيُقطع العنصر الرنّان أقصر بنسبة قليلة من الطول المثالي.
أما أحادي قطب ربع الموجة عند التردد نفسه فسيكون نحو — أي نصف طول ثنائي القطب.
طول ثنائي قطب نصف الموجة مقابل التردد
باستعمال عامل سرعة 0.95:
التردد
طول نصف الموجة
7 MHz
20.3 m
28 MHz
5.09 m
100 MHz
1.42 m
433 MHz
0.329 m
لماذا يهمّ هذا
الهوائي الرنّان يشعّ بكفاءة ويقدّم ممانعة نظيفة للمرسِل، فضبط الطول هو الخطوة الأولى في أي تصميم راديوي. والاختصار الكلاسيكي المتداول لثنائي قطب سلكي نصف موجة هو نحو قدمًا، وهو يتضمّن أصلًا عامل سرعة نموذجيًّا وتأثيرات الأطراف — ولهذا يخرج أقصر قليلًا من نصف طول الموجة الصافي في الفضاء الحرّ. ويظلّ الرقم الدقيق معتمدًا على قطر الموصِّل والعزل والارتفاع عن الأرض، فالطول المحسوب نقطة بداية دقيقة تُضبَط عادةً بالقياس.
الأسئلة الشائعة (FAQ)
كيف يُحسب طول الهوائي؟
يبدأ من طول الموجة في الفضاء الحرّ λ = c / f، حيث c هي سرعة الضوء (299,792,458 م/ث) وf هو التردد. ويكون العنصر الفيزيائي عندئذٍ كسرًا من ذلك الطول — نصفًا لثنائي القطب، وربعًا لأحادي القطب — مضروبًا في عامل سرعة يراعي أن الموجة تنتقل أبطأ قليلًا في الموصِّل منها في الفضاء الحرّ.
ما عامل السرعة ولماذا يكون أقلّ من 1؟
عامل السرعة هو نسبة سرعة الموجة على امتداد الموصِّل إلى سرعة الضوء. وهو أقلّ قليلًا من 1 — نحو 0.95 لسلك عارٍ رفيع — لأن الموجة تتفاعل مع الموصِّل ومع أي عزل محيط. والأثر العملي هو أن الهوائي الحقيقي يجب قطعه أقصر بنسبة قليلة من طول الفضاء الحرّ المثالي كي يرنّ عند التردد المستهدف.
ما الفرق بين هوائي نصف الموجة وهوائي ربع الموجة؟
ثنائي قطب نصف الموجة طوله نحو λ/2 ويُغذّى في منتصفه؛ ولا يحتاج إلى مستوٍ أرضي. وأحادي قطب ربع الموجة طوله نحو λ/4 ويستعمل مستوًى أرضيًّا (أو أسلاكًا قطرية) ليؤدّي دور النصف المفقود، ولهذا يشيع على المركبات وأجهزة الراديو المحمولة. وللتردد نفسه يكون أحادي القطب نحو نصف طول ثنائي القطب.
ما قاعدة 468/f لهوائيات ثنائي القطب؟
القاعدة العملية هي أن طول ثنائي قطب نصف الموجة يساوي تقريبًا 468 / f(MHz) قدمًا. والرقم 468 يتضمّن أصلًا عامل سرعة نموذجيًّا وتأثيرات الأطراف للسلك الرفيع، ولهذا يكون أقلّ قليلًا من الرقم 492 الذي ستحصل عليه من نصف طول الموجة الصافي في الفضاء الحرّ. وهو نقطة بداية عملية، لكن الطول الدقيق يظلّ يعتمد على قطر السلك والعزل والارتفاع عن الأرض.
