< img height="1" width="1" style="display:none" src="https://www.facebook.com/tr?id=1724791474554128&ev=PageView&noscript=1" />

ما هو هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟ كل شيئ ترغب بمعرفته

يوجد هوائي PCB على PCB نفسه ولا يتطلب أي أجزاء خارجية. ونتيجة لذلك، فهو يوفر التكلفة والمساحة، من بين فوائد أخرى. اقرأ المزيد عنها في هذا الدليل الشامل وتعرف على سبب اختيارها الممتاز لأنظمة اتصالات التردد اللاسلكي. ومن بين المواضيع التي سنناقشها هي.

  • ما هذا وكيف يعمل؟
  • التطبيقات الشائعة
  • أنواعها المختلفة
  • وخطوات كيفية تصميم واحدة

ما هو هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟

إنه نوع من الهوائي يوضع على لوحة الدوائر المطبوعة. ويستخدم آثار كعناصر موصلة له. بمعنى آخر، فهي تشكل جزءًا من لوحة الدائرة الكهربائية مقارنةً بكونها متصلة خارجيًا.

عند استخدامه مع دائرة RF، فإنه يساعد على الدوران موجات الراديو إلى نبضات صغيرة من التيار الكهربائي. يمكن أن يعمل أيضًا كجهاز إرسال ويؤدي غرضًا معاكسًا.

إن تصنيعها مباشرة على اللوحة يوفر العديد من الفوائد، بما في ذلك التكلفة المنخفضة والتكامل السهل. يجد استخدامات مفيدة في الأجهزة الإلكترونية ذات الاتصالات اللاسلكية لنطاقات التردد المختلفة، بما في ذلك الخلوية، وWi-Fi، والبلوتوث.

كيف يعمل هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يساعد الهوائي المطبوع على PCB على إرسال أو استقبال الترددات العالية الموجات الكهرومغناطيسية. يعمل بدائرة عالية التردد لتحويل طاقة موجات الراديو إلى إشارات كهربائية والعكس. وإليك عملها بمزيد من التفاصيل:

الإرسال: ترسل دائرة التردد اللاسلكي شحنة كهربائية متفاوتة إلى الهوائي. تولد الشحنة موجة كهرومغناطيسية تشع في الفضاء وتحمل الإشارة المرسلة.

استقبال: يقوم المجال الكهرومغناطيسي بإحداث شحنة في الهوائي، مما يؤدي إلى توليد موجة متقلبة التيار والجهد. تقوم دائرة التردد اللاسلكي بفك تشفيرها لفصل الإشارة المرسلة أو استخراجها.

يختلف الإشعاع الموجي حسب تصميمه. عادةً ما يكون اتجاهيًا أو شبه اتجاهي أو شامل الاتجاهات. وهنا ما يعنيه ذلك.

  • النوع الاتجاهي له اتجاه واحد فقط
  • النوع شبه الاتجاهي له زاوية محددة لانتشار الإشارة
  • ومن ناحية أخرى، يمكن للنوع متعدد الاتجاهات إرسال إشارات في جميع الاتجاهات.
هوائي 5G ثنائي الفينيل متعدد الكلور
هوائي 5G ثنائي الفينيل متعدد الكلور
الموارد: https://www.microwavejournal.com

تطبيقات هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تشمل التطبيقات التي يكون فيها دمج الهوائي على لوحة الدوائر المطبوعة أمرًا ضروريًا - وفائدة - تلك المذكورة أدناه.

  • أنظمة الاتصالات اللاسلكية: تشمل الأمثلة هوائيات 3G و4G PCB للاتصالات الخلوية طويلة المدى وأنواع Wi-Fi أو Bluetooth للاتصالات قصيرة المدى.
  • أنظمة السيارات: المثالية أنظمة GPS والتطبيقات اللاسلكية الأخرى مثل الدخول بدون مفتاح تستخدمه لإرسال واستقبال الإشارات.
  • تتفاعل: تستخدم موجات الراديو الخاصة بأنظمة وأجهزة تحديد وتتبع الترددات اللاسلكية المختلفة هوائيات مدمجة مصنوعة على لوحات الدوائر المطبوعة.
  • أجهزة طبية: وتعتمد عليه مجموعة من أجهزة المراقبة الطبية، بما في ذلك الأنواع القابلة للارتداء، لإرسال واستقبال موجات الاتصال

مزايا هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يعد هوائي PCB الداخلي خيارًا شائعًا عند تصنيع الأنظمة والأجهزة الإلكترونية اللاسلكية. التكامل يوفر هذه المزايا.

  • التكلفة: لا تحتاج إلى مواد أو أجزاء إضافية لإنتاج هذا لأنه يستخدم آثار ودوائر لوحة الدائرة. وهذا يقلل من تكلفة صنع جهاز الاتصال اللاسلكي الخاص بك.
  • المقاس : فهي تشغل مساحة صغيرة، مما يجعلها خيارًا ممتازًا للأجهزة المحمولة صغيرة الحجم مثل الهواتف المحمولة أو أدوات المراقبة القابلة للارتداء.
  • قابلية التصنيع: فهو يتطلب مواد أقل لوضعها على لوحة الدائرة، مما يجعله خيارًا مفضلاً للعديد من الأنظمة اللاسلكية.

هوائيات لوحة الدوائر لها عيوب قليلة. يمكن أن يحد اكتنازها من حجمها عرض النطاق الترددي والتقليل من كفاءتها. كما أنهم أكثر عرضة للتدخل البيئي.

أنواع وتصميمات هوائيات ثنائي الفينيل متعدد الكلور
أنواع وتصميمات هوائيات ثنائي الفينيل متعدد الكلور
الموارد: https://www.researchgate.net

أنواع هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يمكنك التمييز بين الأنواع المختلفة من هوائيات ثنائي الفينيل متعدد الكلور من خلال ميزات التصميم أو الهياكل الخاصة بها. وفي ضوء ذلك، لدينا هذه التصاميم المختلفة.

ثنائي الفينيل متعدد الكلور هوائي احتكاري

يحتوي على عنصر موصل واحد فقط: قسم واحد ومستقيم من التتبع. هذه الأنواع سهلة التصنيع، وصغيرة الحجم، وغير مكلفة في إنشائها ووضعها على لوحة الدائرة. أنها توفر تغطية 360 درجة.

هوائي ثنائي القطب ثنائي الفينيل متعدد الكلور

على عكس النوع أحادي القطب، فهو يحتوي على عنصرين موصلين متساويين في الطول. وهو يقدم نمط إشعاع ثنائي الاتجاه، مما يجعله إصدارًا ضيق النطاق.

هوائي التصحيح ثنائي الفينيل متعدد الكلور

وهي تبدو وكأنها رقعة على لوحة الدائرة ويمكن أن تكون بأشكال مختلفة، بما في ذلك المستطيل والمربع والدائري. على الرغم من كونها كبيرة نسبيًا، إلا أنها توفر العديد من الفوائد، مثل المكاسب العالية.

هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور

ويستخدم الموصلات التي تشكل شكل حلقة، مع توصيل أطراف الاستقبال والإرسال بأي من الطرفين. يتمتع هذا التصميم بكفاءة أقل من معظم الأنواع الأخرى ولكنه أحد أبسط التصميمات من حيث التصميم أو الاستخدام.

ثنائي الفينيل متعدد الكلور هوائي حلزوني

ويستخدم عنصر موصل على شكل حلزون. يوفر الموصل المتصاعد العديد من الفوائد، أحدها توفير المساحة. كما أن التصميم يجعله من النوع الاتجاهي ذو الكسب العالي ولكن النطاق الترددي الضيق.

هوائي فتحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

المادة الموصلة (الأثر) مشقوقة. يخلق هذا التصميم مرنانًا يشع الطاقة الكهرومغناطيسية عند تزويده بإشارة RF. ويحدث الشيء نفسه عندما تضربه موجات التردد اللاسلكي.

هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور ياغي

يستخدم ياغي عنصرًا مدفوعًا، مثل جهاز استقبال ثنائي القطب بين عاكس الإشارة وموجه إشارة واحد أو أكثر. إنه يتمتع بكسب مرتفع ولكنه يشغل مساحة أكبر من معظم أنواع هوائيات PCB الأخرى.

هوائي F مقلوب مستو

كما يوحي اسمها، فهي تبدو مثل حرف F مقلوبًا على لوحة الدائرة. إنها شاملة الاتجاهات ذات كفاءة عالية وفوائد منخفضة للبصمة. تحظى بشعبية كبيرة في الأجهزة المحمولة أو المحمولة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية.

هوائي خط متعرج

يتم طي العنصر الموصل ذهابًا وإيابًا، مما يخلق بنية متعرجة تعمل على تقصير الطول الإجمالي بشكل كبير. على الرغم من أنه أكثر إحكاما، فإنه يمثل تحديا في نمط الإشعاع والعديد من الخصائص الأخرى.

تصميم هوائي PCB GSM
تصميم هوائي PCB GSM
الموارد: https://forum.arduino.cc

كيفية تصميم هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يتضمن تصميم هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخطوات الرئيسية التالية:

  • تحديد نوعها
  • حساب الحجم
  • تحديد الاحتياجات الكهربائية،
  • إنشاء المخططات والتخطيط
  • وأخيرًا، تشغيل عمليات المحاكاة.

نوع الهوائي ومواد اللوحة

تحديد التصميم أو الهيكل المطلوب. هناك العديد من الخيارات. وهي تتراوح من الهياكل أحادية القطب إلى الهياكل ثنائية القطب والمزيد. سيعتمد اختيارك على نمط الإشعاع المطلوب وعرض النطاق الترددي أو قيود التردد والحجم.

تحديد مادة اللوحة. تشمل خياراتك FR4 والمعادن وتعتمد على العوامل التالية: الخصائص الكهربائية المطلوبة، ومتطلبات الخصائص الميكانيكية، والتكلفة.

حجم الهوائي

تتطلب هذه الخطوة بعض الحسابات لتحديد المواصفات التالية: ارتفاع الهوائي وعرضه وطوله. هنا، نفترض أن مادة لوحة الدائرة الكهربائية (الركيزة) هي FR4.

لحساب ارتفاع الركيزة، استخدم هذه الصيغة حيث يشير C إلى سرعة الضوء بوحدة m/s، وΣr ثابت العزل الكهربائي من الركيزة.

بالنسبة لعرض التتبع، إليك الصيغة التي سيتم استخدامها. مرة أخرى، Σr هو ثابت العزل الكهربائي للمادة.

وأخيرا، استخدم هذه الصيغة لتحديد طول التتبع. هنا، Σff يمثل السماحية الفعالة، وΔL الطول المادي.

الصيغة أدناه تعطيك نسبة العرض إلى العمق microstrip. في الصيغة، يعني "W" عرض التتبع، بينما يعني "A" المنطقة الفعالة.

المتطلبات الكهربائية

ستعمل دائرة التردد اللاسلكي الخاصة بك ضمن قيود مختلفة اعتمادًا على تطبيق الاستخدام النهائي أو البيئة. ابدأ بتحديد ما يلي: تردد التشغيل ونمط الإشعاع، والاستقطاب، مقاومة، الخ.

الخطط والتخطيط

إنشاء المخططات الخاصة به باستخدام برنامج التصميم. يتضمن هذا الجزء أيضًا إنشاء التخطيط المادي. من خلال المكونات الموضوعة والوصلات التي تم إجراؤها، يمكنك تشغيله للتنبؤ بعمله.

محاكاة التصميم

بمجرد توفر كافة المتطلبات وقراءة التصميم، قم بتشغيله باستخدام برنامج محاكاة. تساعدك عمليات المحاكاة على اختيار الأخطاء في التصميم قبل إنشاء النماذج الأولية أو الإنتاج النهائي. يمكنك استخدام برامج محاكاة متنوعة، بما في ذلك ANSYS وCST studio وHFSS.

تصميم هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور 4G
تصميم هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور 4G
الموارد: https://www.youtube.com/watch?v=m0B-63Q-R_8

اعتبارات تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يتطلب تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور دراسة متأنية لمختلف المعلمات، وإلا فقد لا يعمل بكفاءة. ولتحسينه لنقل الإشارة أو استقبالها، ضع في اعتبارك هذه العوامل.

الموقع الحالي

يمكنك عادةً وضعه في أي مكان على السبورة. ذلك يعتمد على التطبيق. ومع ذلك، فإن الزوايا هي المواضع الأكثر مثالية. لديها ما يصل إلى خمسة اتجاهات للإرسال والاستقبال عند وضعها في الزاوية، مما يجعلها أكثر فعالية.

الحجم والوزن

هوائيات لوحات الدوائر المطبوعة خفيفة الوزن وصغيرة الحجم. اعتمادًا على الاستخدام النهائي للوحة، تأكد من عدم تجاوز حدودك المقبولة من حيث الحجم والوزن، خاصة إذا كنت تصممها لجهاز محمول أو يمكن ارتداؤه.

الطائرة الأرضية

حجم الطائرة الأرضية بشكل صحيح. اجعلها كبيرة بما فيه الكفاية. تؤثر الأرض الموضوعة بشكل غير صحيح على نمط الإشعاع، مما يؤدي إلى عدم كفاءة دائرة التردد اللاسلكي بأكملها.

تخليص المكونات

احتفظ بالمكونات بعيدًا. فهي تسبب التداخل وتؤثر على إرسال الإشارة أو استقبالها. وتشمل هذه الأجهزة الإلكترونية ومسامير التثبيت، والأجزاء المعدنية الأخرى.

خط التحويل

خط النقل هو المسار الموصل الذي يحمل إشارة التردد اللاسلكي إلى دائرة الاستقبال. اجعلها مستقيمة لتجنب تدهور الإشارة.

هوائي الشريحة مقابل هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور
هوائي الشريحة مقابل هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور
الموارد: https://www.youtube.com/watch?v=ZVo2RkBS14o

هوائي PCB مقابل هوائي الرقاقة

تتم طباعة هوائي لوحة الدائرة على اللوحة باستخدام آثار موصلة. يتضمن نوع الشريحة وضع مادة عازلة بين قطعتين موصلتين. بالإضافة إلى الاختلافات الهيكلية والتصميمية، تشمل الميزات الأخرى التي تميز الاثنين ما يلي.

يشغل النوع المطبوع مساحة أكبر من نوع الشريحة ولكنه أقل تكلفة. كما أنه ينتج إشارات أقوى ويدعم أ عرض نطاق أعلى. ومع ذلك، فهو أكثر عرضة للعوامل البيئية، مثل التداخل.

نوع الشريحة أكثر إحكاما وسهل التعديل. العوامل البيئية تؤثر عليها أيضًا بشكل أقل. على الجانب السلبي، فهو يكلف أكثر وله قوة إشارة طويلة ونطاق تردد محدود.

وفي الختام

يعد هوائي PCB أحد أكثر الأنواع شيوعًا اليوم. إنه سهل التنفيذ وقابل للتخصيص ومتوفر في العديد من خيارات التصميم. تستخدمه العديد من لوحات دوائر أجهزة الاتصالات اللاسلكية، بدءًا من لوحات الهاتف المحمول وحتى نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأنظمة إنترنت الأشياء الأخرى.

احدث المقالات
تواصل معنا
ارسل رسالة