نموذج بسيط ومبتكر لهوائي مشع يطلق موجات نبضية كهرومغناطيسية عالية الطاقة

Jul 15, 2020
 Innovative and simplified antenna to radiate very high-power EM pulses

طرح الدكتور فيلكس فيغا نموذجاً مبتكراً لهوائي مشع نصف نبضي (HIRA) وأسماه الهوائي المشع النصف نبضي بنظام ضبط للمعاوقة (TI-HIRA). ويعتبر هذا النظام الجديد نموذجاً مبسطاً للنظام الإشعاعي التقليدي المتكامل. ومن المعروف عن الهوائيات المشعة نصف النبضية أنها تصدر نبضات كهرومغناطيسية ذات فولتية عالية، وهي مفيدة جداً في العديد من التطبيقات؛ كأنظمة الرادار، وأنظمة الاتصالات، والحروب الكهرومغناطيسية، وأجهزة الرادار المستخدمة للتنقيب في باطن الأرض، واختبارات تقييم أثر الموجات الكهرومغناطيسية على المعدات الإلكترونيات والبنى التحتية.

ولقد كان البحث بعنوان (الهوائي المشع النصف نبضي بنظام ضبط للمعاوقة) يوضح فيه الدكتور فيغا طريقة تبسيط نظام إشعاعي تقليدي متكامل من خلال نموذجه المبتكر والذي يغني عن الحاجة إلى محولات خارجية لإعاقة تدفق الموجات الكهرومغناطيسية؛ ذلك أن هنالك عدة جوانب سلبية من استخدام مثل هذه المحولات؛ كحجمها الكبير، وكلفتها العالية، وصعوبة تصنيعها. ويتميز هذا النظام الجديد (TI-HIRA) بأنه يحتوي على مولدات للطاقة النبضية وهي متصلة بشكل مباشر بالهوائي، مما يجعل هذا النوع من الهوائيات الإشعاعية متوفر في الأسواق ويولد موجات كهرومغناطيسية نبضية بقوة تصل إلى 75 كيلو فولت.

 كما يتضمن هذا النموذج ذراعين للتغذية بالموجات الكهرومغناطيسية، وهما مصممتان كي يتم توليفهما وفقاً لقواعد حسابية لتوفير المستوى الأمثل من الفولتية المطلوبة عند الطبق العاكس من الهوائي كما هو موضح في الصورة أدنى الصفحة. ويشتق هذا النظام اسمه من المصطلح الفيزيائي (ضبط المعاوقة) للموجات الكهرومغناطيسية، والذي يعتبر عاملاً أساسياً في أي جهاز إشعاعي، ذلك أن النموذج المقترح لهذا الهوائي المشع

 (TI-HIRA) يعمل على ضبط المعاوقة الكهرومغناطيسية دون انقطاع ضمن الهوائي نفسه.

ولقد كان هنالك حاجة إلى مجهود آخر لصناعة هذا النموذج الجديد من الهوائيات المشعة، وهو الاستعاضة عن الأجزاء الكهربائية والميكانيكية التي تم الاستغناء عنها بطريقة تمكننا من تشغيل هذا النظام الإشعاعي الجديد. ويتضمن هذا البحث شرحاً لتركيبة النظام، بالإضافة إلى التحقق منه نظرياً، بحيث تضمن ذلك تحليلاً للنظام ومحاكاة لموجات كاملة، والتي تظهر أن هذا النظام يعمل بنفس المستوى من الأداء في الهوائيات المشعة نصف النبضية التقليدية (HIRA).

فيما يلي رسم توضيحي يبين التصميم المقترح للهوائي المشع النصف نبضي بنظام ضبط للمعاوقة (TI-HIRA)، ومخطط يظهر مقارنة لذراع التوليف والتغذية بالموجات الكهرومغناطيسية في الهوائي المشع النصف نبضي (TI-HIRA) بالذراع التقليدية.

Image removed.

(أ) مظهر عام للنموذج المقترح للهوائي المشع (TI-HIRA) يتضمن ذراعي التغذية بالموجات الكهرومغناطيسية وهي متصلة مباشرة بمولد موجات كهرومغناطيسية بمقدار 50 أوم. (ب) مقطع جانبي يظهر ذراع التغذية بالموجات الكهرومغناطيسية في النموذج الجديد TI-HIRA (الخط المتصل) وذراع التغذية في النموذج التقليدي (HIRA) الخط المتقطع.