العاكس الزاوي: عمله، أنواعه، حسابه، نمط الإشعاع وتطبيقاته

يُطلق على الهوائي المستخدم لعكس الإشارات الكهرومغناطيسية الواردة من مصدر منفصل اسم هوائي الزاوية. تعمل هذه الهوائيات بترددات موجات ميكروويف أعلى، لذا فهي تحظى بشعبية كبيرة في أنظمة هوائيات المركبات الفضائية بسبب ميزاتها مثل؛ هيكل بسيط وخفيف الوزن. هؤلاء أنواع الهوائيات مصنوعة من عاكسات مختلفة يكون مستواها عبارة عن شكل مكافئ أو إهليلجي أو زائدي (أو) كروي. هناك أنواع مختلفة من الهوائيات الزاوية مثل؛ المستوى، والقضيب، والزاوية، والكروية، والمكافئة، والأسطوانية. توفر هذه المقالة معلومات موجزة عن أ عاكس الزاوية .

ما هو عاكس الزاوية؟

يُعرف الجهاز السلبي الذي يستخدم لعكس إشارات الراديو مباشرة في اتجاه مصدر الانبعاث باسم عاكس الزاوية. هذا عبارة عن عاكس رجعي يشتمل على ثلاثة أسطح مستوية متعامدة ومتقاطعة تعكس الموجات مباشرة إلى المصدر، على الرغم من تحويلها. الأسطح الثلاثة المتقاطعة في هذا الهوائي لها في كثير من الأحيان أشكال مربعة. هذا جهاز مفيد جدًا لمعايرة أنظمة الرادار.

هذه العاكسات مصنوعة من صفائح معدنية (أو) من أسلاك تشكل زوايا قائمة. تتمتع هذه العواكس بخاصية الموجات الكهرومغناطيسية المنعكسة مما يعني أنها تظهر كأهداف ساطعة فوق شاشة الرادار حتى لو كانت خارج المحور أو بعيدة. يتم استخدامها بشكل متكرر كمراجع أو علامات لقياسات الرادار للسرعة أو المسافة أو الموضع أو الزاوية.

ومن أمثلة العاكسات الزاوية عاكسات الزاوية الرادارية والعاكسات الزاوية البصرية. لذا فإن عاكس زاوية الرادار مصنوع من معدن يستخدم لعكس إشارات الراديو من أجهزة الرادار بينما عاكسات الزاوية البصرية (مكعبات الزاوية / الزوايا المكعبة) مصنوعة من منشورات زجاجية ثلاثية الجوانب تستخدم في القياس والمسح بالليزر.

ما هو الغرض من عاكس الزاوية؟

يتم استخدام عاكس زاوية لتوليد صدى راداري قوي، خاصة من الأجسام التي بخلاف ذلك سيكون لها فقط RCS (المقطع العرضي للرادار) فعال للغاية. يحتوي هذا العاكس على سطحين موصلين للكهرباء أو أكثر على الأقل حيث يتم تركيب هذه الأسطح بشكل عرضي. إذا كان عاكس الزاوية أكبر، فسوف تنعكس المزيد من الطاقة.

كيف يعمل عاكس الزاوية؟

يعمل العاكس الزاوي باستخدام قانون البصريات الذي يعني أن الإشارة بعد الانعكاس تتحرك في نفس الاتجاه الذي تم الحصول عليها منه. وبشكل أكثر تحديدًا، مبدأ تشغيله هو أنه عندما تضرب إشارة كهرومغناطيسية عاكس الزاوية، فإن الإشارة الواردة سوف تنعكس من كل سطح موصل كهربائيًا قبل ذلك، وهذا يعني أن موجة الهيكل ثنائي السطوح تنعكس مرتين بينما تنعكس الموجة في هيكل ثلاثي السطوح ثلاث مرات. وبالتالي فإن اتجاه انتشار الموجات سوف ينعكس، بحيث يعكس الموجة في الاتجاه الذي تم اختراعه فيه واعتباره جهازًا سلبيًا.

تستخدم العاكسات بشكل أساسي في الهوائيات، وبالتالي فإن الهدف الرئيسي من ترتيب العاكس داخل الهوائي هو تعزيز اتجاهيته. لذا فإن العاكسات ذات الشكل الزاوية تساعد على حصر الطاقة المشعة في اللوحة المعدنية وتوفر تحسينًا في الاتجاهية من خلال عكس الطاقة التي تم الحصول عليها بالطريقة المفضلة.

هوائي عاكس الزاوية

زاوية هوائي عاكس هو هوائي اتجاهي يستخدم على ترددات UHF وVHF. تم اختراع هذا الهوائي في عام 1938 على يد جون د. كراوس. يتضمن هذا الهوائي عنصرًا يحركه ثنائي القطب يتم ترتيبه قبل ربط شاشتين عاكستين مسطحتين مستطيلتين بزاوية 90 درجة عادةً. تتمتع هذه الهوائيات بكسب معتدل يتراوح من 10 إلى 15 ديسيبل، ونسبة عالية من الأمام إلى الخلف تتراوح من 20 إلى 30 ديسيبل وعرض نطاق عريض.

تُستخدم هذه الهوائيات على نطاق واسع لوصلات الاتصالات من نقطة إلى نقطة للتلفزيون UHF، وهوائيات الاستقبال، وروابط البيانات لشبكات WAN، وهوائيات راديو الهواة على نطاقات 144 ميجاهرتز، و420 ميجاهرتز، و1296 ميجاهرتز. تشع هذه الهوائيات موجات راديو مستقطبة خطيًا ويمكن تركيبها إما للاستقطاب الرأسي أو الأفقي.

أنواع العاكسات الزاوية

هناك نوعان من عاكسات الزاوية المتاحة؛ ثنائي السطوح وثلاثي السطوح والتي سيتم مناقشتها أدناه.

عاكس زاوية ثنائي السطوح

يُعرف الهوائي الركني الذي يحتوي على سطحين على مستويات متعامدة باسم عاكس الزاوية ثنائي السطوح. يحتوي هذا الهوائي على عاكسين مستويين يشكلان زاوية ثنائية السطوح بمقدار 90*. يتكون هذا النوع من العاكسات عندما يتم ربط صفحتين موصلتين بشكل عمودي ويستخدم هذا بشكل رئيسي في الهوائيات. يقوم عاكس الزاوية هذا بإرجاع الموجة إلى مصدر الانبعاث فقط إذا كان اتجاه الحزمة الساقطة متعامدًا مع خط تقاطع المستويات. تنعكس الموجة في هذا النوع من العاكسات مرتين. هذه العاكسات حساسة لترتيبها الميكانيكي وبالتالي يمكن أن تحدث المزيد من المشاكل.

عاكس زاوية ثلاثي السطوح

يُعرف الهوائي الركني الذي يحتوي على ثلاثة أسطح على مستويات متعامدة بعاكس زاوية ثلاثي السطوح. يمكن تشكيل هذا النوع من العاكسات الزاوية عن طريق توصيل ثلاث صفائح موصلة في اتجاه عمودي. تنعكس موجة الهيكل ثلاثي السطوح ثلاث مرات، وتستخدم هذه العاكسات عادةً في أنظمة الرادار.

هذا العاكس متسامح للغاية مع المحاذاة المنحرفة وهذا يوفر طريقة بسيطة للإعداد الميداني السريع والمعايرة كلما لزم الأمر. تضرب موجات الراديو في هذا العاكس الزاوية وترتد على كل مساحة سطحية ما مجموعه ثلاث مرات لتؤدي إلى موجة مقلوبة تنتقل مرة أخرى إلى المصدر. ونتيجة لذلك، يوفر هذا العاكس هدفًا عاليًا لـ RCS (القسم العرضي للرادار) لاختبار نظام الرادار والبيانات والمعايرة لتطبيقك.

هذه العاكسات عبارة عن عاكسات رادارية أساسية تُستخدم عادةً لمعايرة أو تحديد أداء أنظمة الرادار. توفر هذه العاكسات سمات مرغوبة مثل؛ مقطع عرضي راداري كبير جدًا، ومجموعة واسعة من زوايا العرض من خلال RCS كبير، ويتم حساب RCS النظري ببساطة كدور لزاوية العرض.

نمط إشعاع عاكس الزاوية

ويمثل الشكل التالي مخطط إشعاع عاكس الزاوية الرأسية مع المحور الرئيسي. نمط الإشعاع في مجال تصميم الهوائي هو الاعتماد الاتجاهي لقوة موجة الراديو من الهوائي. وهذا تمثيل رسومي لخصائص هوائي المجال البعيد وأيضًا اختلاف في القدرة المشعة بواسطة الهوائي كدالة للمسار بعيدًا عن الهوائي.

حساب عاكس الزاوية

يعد عاكس الزاوية جهازًا مفيدًا جدًا للمعايرة أنظمة الرادار . بشكل عام، يتضمن هذا العاكس صفائح متعامدة متقاطعة بشكل متبادل. بشكل عام، يمكننا أن نرى أن عاكسات الزاوية المشتركة هي ثلاثية السطوح وثنائية السطوح.

عندما يستجيب عاكس الزاوية ثنائي السطوح لمحاذاته الميكانيكية، فإنه يكون متسامحًا للغاية مع عدم المحاذاة. لذلك فإن هذا يوفر طريقة ملائمة لنظام ميداني سريع. يتكون هذا العاكس ببساطة من ثلاث لوحات زاوية قائمة موضحة في الشكل التالي.

أف = أ^2 /√3

حيث 'a' هو طول جانب العاكس ثلاثي السطوح.

يمكن قياس المقطع العرضي الفعال للرادار بواسطة

σ = 4π أ^4/3π^2

حيث أن  من المعادلة أعلاه هو الطول الموجي لإشارة الرادار.

تضرب الموجات الموجودة في عاكس الزاوية ثلاثي السطوح عاكس الزاوية وترتد ببساطة عبر كل سطح 3 مرات لتؤدي تمامًا إلى موجات اتجاه معكوس تعود إلى المصدر. وبالتالي، يوفر عاكس الزاوية هذا هدفًا عاليًا للغاية لـ RCS أو مقطع عرضي للرادار بشكل أساسي لاختبار أنظمة الرادار وخصائصها.

المميزات والعيوب

ال مزايا عاكسات الزاوية تشمل ما يلي.

• يوفر عاكس الزاوية الموجود في الطرف السفلي من نطاق UHF كسبًا واسعًا لعرض النطاق الترددي.
• تتمتع هذه العاكسات بكسب مرتفع مما يعني أنها ترسل وتستقبل الإشارات لفترة أطول
• إذا كان عاكس الزاوية يحتوي على أسطح أكثر، فسيكون الانعكاس أقوى.
• وهي مناسبة بشكل خاص للاستخدام على الموجات الدقيقة والترددات العالية جدًا حيثما تكون الهياكل ذات الطول الموجي 1 (أو) اثنين ضمن أعلى الأبعاد الإجمالية عملية.
• إن بنائه بسيط وسهل النشر ورخيص ويمكن بناؤه بسهولة ليتحول إلى وحدة محمولة صلبة.
• لا يحتاجون إلى أي مصدر طاقة أو معايرة أو صيانة.
• ويمكن ترتيبها في اتجاهات ومواقع مختلفة.
• ويمكن استخدامها لتكرار أنواع مختلفة من الأهداف مثل؛ المركبات أو الطائرات (أو) المباني عن طريق تغيير شكلها وعددها وحجمها.
• توفر العواكس الزاوية مرجعًا موثوقًا به بشكل أساسي لتقييم أداء الرادار.
• تساعد هذه العاكسات في التحقق من الحساسية والدقة والدقة وتحديد وتصحيح أي تحيزات أو أخطاء في أنظمة الرادار.

ال عيوب عاكسات الزاوية تشمل ما يلي.

• إن وجود عاكس زاوية يجعل ترتيب الهوائي ضخمًا جدًا.
• يؤدي استخدام هذا العاكس إلى زيادة تكلفة الهوائي العاكس الزاوي.
• لا يمثل عاكس الزاوية التحقق من صحة الرادار بشكل أساسي لأهداف العالم الحقيقي.
• قد لا تلتقط العاكسات الزاوية للتحقق من صحة الرادار النطاق الكامل للسيناريوهات بالإضافة إلى التحديات التي قد يواجهها نظام الرادار أثناء الممارسة.
• قد تتداخل العاكسات الزاوية للتحقق من صحة الرادار مع المستخدمين الآخرين (أو) أنظمة الرادار.
• قد يؤدي ذلك إلى خلق فوضى (أو) إنذارات كاذبة على شاشة الرادار أو إرباك أو إخفاء الأهداف الأخرى محل الاهتمام. لذلك قد يخالفون أيضًا اللوائح (أو) الأذونات الخاصة باستخدام المجال الجوي أو نطاق تردد الرادار.

التطبيقات

ال تطبيقات عاكسات الزاوية تشمل ما يلي.

• تُستخدم العاكسات الركنية ضمن أنظمة الرادار لإخفاء وجود مركبات دفاعية عن رادار الخصم.
• تُستخدم هذه العاكسات أيضًا في استقبال إشارة التلفزيون، لذا ابحث عن تطبيقات داخل الهوائيات المنزلية.
• وتستخدم هذه أيضًا على نطاق واسع في تطبيقات الاتصالات البصرية.
• لا تزال العاكسات الزاوية مفيدة للتحقق من صحة الرادار إذا تم استخدامها بشكل صحيح وبعناية.
• يتم استخدامها على نطاق واسع لهوائيات استقبال التلفزيون UHF، وروابط البيانات لشبكات WAN اللاسلكية، ووصلات الاتصالات من نقطة إلى نقطة وهوائيات راديو الهواة على نطاقات 1296 و144 و420 ميجاهرتز.
• وتستخدم هذه لعكس الموجات الراديوية أو الموجات الكهرومغناطيسية الأخرى مباشرة إلى مصدر الانبعاثات.
• يتم استخدامها لتوليد صدى راداري قوي من أجسام مختلفة والتي لولا ذلك كان من الممكن أن يكون لها ببساطة نظام RCS (المقطع العرضي للرادار) ذو فعالية منخفضة للغاية.
• يتم استخدامها لصنع عاكسات أمان للدراجات واللافتات والسيارات.
• يمكن استخدامها أيضًا لإرجاع أشعة الليزر من سطح القمر نحو الأرض.

هكذا هذا نظرة عامة على عاكس الزاوية عملها، أنواعها، مميزاتها، عيوبها، وتطبيقاتها. هذا عبارة عن عاكس رجعي له ثلاثة أسطح متعامدة ومتقاطعة، مما يؤدي إلى تكرار الموجات بشكل مفتوح إلى المصدر. في هذا العاكس، تكون الأسطح الثلاثة المتقاطعة ذات أشكال مربعة في كثير من الأحيان. هذه العاكسات مصنوعة ببساطة من المعدن الذي يستخدم لعكس موجات الراديو من أجهزة الرادار في حين أن عاكسات الزاوية البصرية مصنوعة من منشورات زجاجية ثلاثية الجوانب تستخدم في المسح بالإضافة إلى تحديد المدى بالليزر. وهنا سؤال لك، ما هو الهوائي؟