هوائي موجه شعاعي

هوائي الموجة الموجهة هو نوع خاص من أطباق الهوائيات ، حيث تُستخدم الموجات الموجهة لنقل حزمة الراديو بين الطبق الكبير القابل للتوجيه ومعدات الاستقبال أو الإرسال ، مثل مكبرات طاقة الترددات اللاسلكية .

تُستخدم هوائيات الموجة الموجهة في التلسكوبات الراديوية الكبيرة ومحطات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية كبديل لتصميم الهوائي المكافئ الأكثر شيوعًا، وهو الهوائي المكافئ التقليدي ذو التغذية الأمامية. في التغذية الأمامية، يُعلق هوائي التغذية ، وهو الهوائي الصغير الذي يرسل أو يستقبل الموجات الراديوية المنعكسة من الطبق، عند البؤرة ، أمام الطبق. مع ذلك، يُسبب هذا الموقع عددًا من الصعوبات العملية. ففي الأنظمة عالية الأداء، يجب وضع إلكترونيات الإرسال والاستقبال المعقدة عند هوائي التغذية. تتطلب معدات التغذية هذه عادةً صيانة دورية مكثفة؛ ومن الأمثلة على ذلك التبريد المائي لأجهزة الإرسال والتبريد المبرد لأجهزة الاستقبال الحساسة. مع الأطباق الكبيرة المستخدمة في هذه الأنظمة، تكون البؤرة مرتفعة عن الأرض، وتتطلب الصيانة رافعات أو سقالات، والعمل في الهواء الطلق مع معدات دقيقة على ارتفاع شاهق. علاوة على ذلك، يجب تصميم هوائيات التغذية نفسها لتحمل الظروف الخارجية مثل المطر وتقلبات درجات الحرارة الكبيرة، وللعمل عند إمالتها بأي زاوية.

يعالج هوائي الموجة الموجهة هذه المشكلات بوضع هوائي التغذية في "حجرة تغذية" عند قاعدة الهوائي، بدلاً من وضعه أمام الطبق. تُركّز الموجات الراديوية التي يجمعها الطبق في حزمة، ثم تنعكس عن الأسطح المعدنية في مسار عبر الهيكل الداعم إلى هوائي التغذية الثابت عند القاعدة. يُعدّ المسار معقدًا لأن الحزمة يجب أن تمر عبر محوري حامل الارتفاع والسمت للهوائي، لذا فإن تدوير الهوائي لا يؤثر على مسار الحزمة.

طُرحت فكرة الموجهات الشعاعية، التي تنشر حزمة الموجات الميكروية باستخدام سلسلة من العاكسات ، في وقت مبكر من عام 1964. ^{[ 2 ]} وبحلول عام 1968، ظهرت مقترحات لمعالجة جزء من مسار الإشارة في الهوائيات الموجهة باستخدام هذه التقنيات. ^{[ 3 ]} وبحلول عام 1970، طُرح نهج الموجهات الشعاعية بالكامل لهوائيات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية . ^{[ 4 ]} في البداية، كان يُعتقد أن مسار الإشارة المعقد بأسطحه العاكسة المتعددة سيؤدي إلى فقدان غير مقبول للإشارة ^{[ 5 ]،} لكن المزيد من التحليل أظهر إمكانية بناء نظام الموجهات بخسائر منخفضة للغاية.

كان أول هوائي موجه شعاعي كامل الحجم هو الهوائي الذي يبلغ طوله 64 مترًا في مركز أوسودا للفضاء العميق في اليابان، والذي بنته وكالة استكشاف الفضاء اليابانية في عام 1984. ^{[ 6 ]} بعد أن اختبر مختبر الدفع النفاث (JPL) هذا الهوائي ووجد أنه أفضل من هوائياته التقليدية التي يبلغ طولها 64 مترًا، ^{[ 7 ]} تحولوا هم أيضًا إلى طريقة البناء هذه لجميع الهوائيات اللاحقة لشبكة الفضاء العميق (DSN) الخاصة بهم.