كيفية بناء هوائي من نوع Yagi

Yagi Antennas

هناك عدة أشياء نحتاج للقيام بها من أجل أن نلتقط إشارات الراديو وهذا ما يقوم به الهوائي. فإن كان بإمكانك أن تضع الهوائي في مكان مرتفع كسطح بناية مثلا فنحن ننصحك بأن تستعمل هوائي من نوع يسمى ياغي ذو الثلاث عناصر (3 element Yagi)، يجدر بالذكر أنّ هذا التصميم جرّب في أكثر من خمس مدارس وأثبت أنه يعمل بشكل جيد، ويتميّز بأنه سهل الصنع وفعّال، ويتم حاليا تطوير وصناعة هوائيات أكبر من هذا النوع مثل هوائي ياغي ذو الست عناصر (6 element Yagi).

وبداية قبل كلّ شيء علينا أن نقرر ما هي قيمة التردد (تردد المحطة الإذاعية) الذي ننوي مراقبته، وبعد ذلك دعنا نذهب سويا في هذه النزهة التعريفية ..

ما هو الهوائي؟

Capital Peak Antennas

هو أداة كهرومغناطيسية مصممة لكي تجمع وتبعث أمواج الراديو، مكوّنة من مواد موصلة للتيار الكهربائي مرتبة في طريقة معينة تجعلها متناغمة مع ترددات أمواج الراديو. إنّه مثل الشوكة الرنانة في ظاهرة وجود الصوت نفسه عند تردد واحد لكلا الطرفين، حين نضبط الهوائيات على تردد معين سيتردد صداها إلى موجات الراديو الأخرى التي تحمل التردد نفسه.

عندما نضبط الهوائي بشكل صحيح فإنّه سيقوم بجمع الطاقة (الموجات الكهرومغناطيسية) وجعلها متاحة للمرور إلى مكبرات الصوت Amplifiers، والموجودة في أجهزة الاستقبال التي تحول هذه الموجات إلى موجات صوتية تستطيع الأذن البشرية سماعها. كما أنّ موجات الراديو موجودة ضمن ترددات لا تستطيع الأذن البشرية أن تسمعها، فهي ضعيفة جدا بحيث أننا لا نستطيع الكشف عنها بدون هوائي وجهاز استقبال راديوي.

إنّ إشارات الراديو تنتقل على شكل موجات من الفوتونات – كما في الضوء – وهذه الموجات طولها الموجي كبير جدا فلا تستطيع العين البشرية كشفها، فالعين البشرية تمّ ضبطها لترى موجات الضوء المرئي. والصوت ينتقل على شكل موجات من خلال جزيئات الهواء والماء وغيرها من المواد، والراديو يحول موجات الفوتونات إلى موجات صوتية.

هوائيات ياغي Yagi

ياغي هو اسم الرجل الياباني الذي صمم هذا النوع من الهوائيات، من السهل على الهواة أن يصنعوا مثل هذا النوع باستخدام مواد بسيطة كعلاقات الملابس والأسلاك النحاسية. كما أنّ استخدام هوائي "ياغي ذو العناصر الثلاثة" سيقوم بجمع الأشعة المنبعثة من محطة إرسال FM بعيدة بكفاءة، وهذا الهوائي مشكل من عدة قطع معدنية موضوعة على مسافات متباعدة عن بعضها البعض.

التصميم

Yagi Antennas

يتكوّن هوائي ياغي من جزئين:

• The antenna elements

• The antenna boom

وهناك ثلاثة أنواع من العناصر وهي:

• The Reflector - REFL

• The Driven Element - DE

• The Directors - DIR

العاكس (Reflector) يكون في الجزء الخلفي من الهوائي الأبعد عن محطة الإرسال، والـ (Boom) يشير إلى اتجاه المحطة الإذاعية في الأفق.

والـ (Driven Element) هو حيث تعترض الإشارة من خلال معدات الاستقبال وتملك كيبلا مرفقا يأخذ الموجات المستقبلة إلى جهاز الاستقبال.

الصيغ

هناك صيغ يمكنك استخدامها لتحديد كلا من طول القطع والتباعد بينها، وتعمد أبعاد العناصر على الترددات المستخدمة، وهنا أدرج لكم قواعدا عامة للطول:

Wavelength Symbol

Reflector length    =    0.495 x wavelength

Dipole radiator     =    0.473 x wavelength

Director D1          =    0.440 x wavelength

Director D2          =    0.435 x wavelength

Director D3          =    0.430 x wavelength

علما بأنّ الطول الموجي يقاس بالأمتار m والتردد بالميجاهيرتز MHz.

وهناك طريقة لإيجاد قيمة الطول الموجي الذي ننوي أن نكشفه وهي بقسمة سرعة الضوء (300.000.000) متر في الثانية على قيمة التردد الذي ننوي أن نكشفه.

مثال:

Electromagnetic Spectrum

لنأخذ مثلا التردد 92.1 MHz.

الهيرتز تعني دورة واحدة في كل ثانية، أي اهتزازة واحد في الثانية الواحدة، والميجاهيرتز الواحد هو عبارة عن مليون اهتزازة في الثانية الواحدة، ووفقا لهذا فإن 92.1 MHz تساوي 92.100.100 دورة في الثانية الواحدة. ولحساب الطول الموجي للمحطة الإذاعية التي تستخدم التردد 92.1 MHz نقوم ببساطة بقسمة سرعة الضوء (300.000.000) على التردد (92.100.000) فينتج تقريبا (3.26 متر) وهو الطول الوجي لإشارات المحطة الإذاعية.

وبعبارة أخرى أنّ الموجة الإذاعية التي تأتيك من محطة الإرسال ذات التردد 92.1 MHz يكون طولها 3.26 متر.

وإذا كنت ترغب ببناء هوائي بعناصر كثيرة، فينبغي أن تكون الموجهات الخلفية بعامل 0.005 .. مثلا (Director 4 is 0.425 x wavelength). والموجه النهائي سيكون بمعامل 0.007 أقل من الموجه السابق.

مثال على قياسات هوائي ..

Transverse Wave

على تردد 435 MHz وهو تردد عالي جدا:

REFL  = 13.5 ins
DE = 12.875 ins
D1 = 12.0 ins
D2 = 11.875 ins
D3 = 11.75 ins
Next = 11.5 ins etc
Last = 0.375 ins less

ويذكر أنّ الحصول على التردد الصحيح هو جزء من الضبط (التوليف)، والجزء الآخر منه هو ضبط المسافات بين عناصر الهوائي وهي تأتي على القياسات التالية حسب التردد المستخدم 435 MHz:

R-DR = 0.125 x Wavelength = 8.6 cm at 435 MHz
DR - D1 = 0.125 x Wavelength = 8.6 cm at 435 MHz
D1 - D2 = 0.250 x Wavelength = 17.1 cm at 435 MHz
D2 - D3 etc = 0.250 x Wavelength = 17.1 cm at 435 MHz

المواد المستخدمة

إنّ أفضل المواد المستخدمة لبناء عناصر الهوائيات هي قضيب لحام المواد وأنابيب الألومنيوم، إلا أنّ هذه المواد غير متوافرة دائما عند الجميع، ولهذا يمكننا استخدام الأسلاك النحاسية فهي موافرة بكثرة إضافة لأنّ سعرها رخيص.

لقد أنهيت الموضوع .. الله يعطيك العافية

كتب الموضوع بقلم : إياد أبو عرقوب

مدير الموقع ومؤسسه

www.eyad-arqoub.com

eyad-arqoub@live.com

حاصل على البكالوريوس في هندسة تكنولوجيا الاتصالات من كلية الهندسة التكنولوجية (البوليتكنيك) - جامعة البلقاء التطبيقية، وكذلك الدبلوم في هندسة الاتصالات من الكلية العربية في عمّان، كاتب ومحرر وكاتب قصص قصيرة، ومدوّن في مجال هندسة الاتصالات والإليكترونيات، نشرت عدة مقالات في صحيفة الدستور الأردنية، ولي كتابان منشوران ورقيا.