تُعد الهوائيات من الأجهزة الهامة في عالم الاتصالات ونقل الإشارات اللاسلكية. والتي تعمل على تحويل الإشارات الكهرومغناطيسية إلى إشارات إشعاعية. كما ويتم استقبالها أو إرسالها عبر الهواء.
تعتبر الهوائيات بمثابة الواجهة الرئيسية بين أجهزة الاتصال والبيئة المحيطة!
دعونا نتعرف في المقال التالي على المفاهيم الأساسية في عالم الاتصالات اللاسلكية!
تعتبر الأسلاك هي أحد أنواع الهوائيات البسيطة والشائعة. فهي تتكون من سلك معدني يعمل كهوائي، كذلك يمكن استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات مثل الاتصالات اللاسلكية، نقل البيانات، تلقي إشارات الراديو وغيرها. من ناحية أخرى تعد الأسلاك من الأدوات ذات التصميم البسيط والتكلفة المنخفضة، ولكنها قد تكون غير فعالة في بعض الحالات.
يُعد دليل الموجة وسيلة أخرى لنقل الإشارات الكهرومغناطيسية. فهو نوع من وسائط النقل التي تتكون من قناة طويلة ومستقيمة تمامًا.
ينتشر الإشارة بداخل الدليل على شكل موجات مايكروية. مما يؤدي إلى تقليل التداخل والضوضاء في الإشارة المرسلة. كذلك يستخدم دليل الموجة في تطبيقات تتطلب نقل إشارات ذات ترددات عالية مثل الرادار والهواتف المحمولة.
تُستخدم الموصلات والمحولات في لتعزيز كفاءة الإشعاع ومن ناحية أخرى تحسين أداء الهوائيات. فالموصلات هي هوائيات صغيرة متصلة بالهوائي الرئيسي، وتقوم بتوجيه الإشارة المرسلة أو الواصلة في اتجاه معين. كما وتُستخدم المحولات لتحويل المقاومة والتوصيل بين أجزاء مختلفة من الهوائي، مما يسهم في تحسين التوافق الكهربائي وزيادة فعالية الهوائي.
تعد أنماط الإشعاع وأنواع الهوائيات أحد الجوانب الأساسية في مجال الهوائيات. فكل نوع ونمط من الهوائيات له وظيفته واستخدامه الخاص، ويتم تصميمه بناءً على متطلبات التطبيق المحددة.
يجب الانتباه إلى أن هذه الأنماط والأنواع هي فقط بعض الأمثلة الشائعة، وهناك العديد من الأنماط الأخرى والتصميمات المختلفة التي يتم استخدامها في الهوائيات وفقًا للتطبيقات المحددة. يتطلب اختيار الهوائي المناسب دراسة دقيقة لمتطلبات النظام والظروف المحيطة.
دعنا نتعرف على بعض أنماط الإشعاع وأنواع الهوائيات الشائعة:
تُعتبر الهوائيات القوسية من أكثر أنواع الهوائيات شيوعًا وبساطةً في التصميم. فهي تتكون من قضبتين موصلتين وتعمل عندما يكون طول القضيبين 1/2 من طول الموجة الكهرومغناطسية المُستخدمة. يكما وعمل الهوائي بتوجيه الإشعاع في اتجاهين عموديين على بعضهما البعض، ويستخدم رؤوس الهوائي لتركيبه وتوصيله بأجهزة الإرسال والاستقبال.
تُستخدم الهوائيات الأشعة بشكل شائع في التطبيقات. إذ يتطلب نقل الإشارات على مسافات بعيدة. فهي تتكون من قضبة مركزية وعدد من العواكس والموصلات المتعددة. كذلك تعمل الهوائيات الأشعة عن طريق توجيه الإشعاع في اتجاه معين وزيادة التركيز في ذلك الاتجاه.
تُستخدم المرشحة في التطبيقات التي تتطلب قوة إشعاع عالية وتركيز الإشارة في اتجاه معين. فهي تتألف من صحن قوسي مركزي ويتم توجيه الإشعاع عن طريق تعديل مكان القضيب المُركزي. كما وتستخدم الهوائيات المرشحة في تطبيقات مثل الرادار والاتصالات الفضائية.
يستخدم قصيرة الموجة عادةً في التطبيقات التي تتطلب نقل إشارات على مسافات قصيرة. فهي صغيرة الحجم ويمكن تثبيتها بسهولة في المباني أو الأماكن الداخلية. كما وتعمل قصيرة الموجة عن طريق تحول الإشارة الكهرومغناطيسية إلى نبضات إشعاعية لنقل البيانات.
تُستخدم الهلالية عادةً في تطبيقات الاتصالات ذات النطاق اللاسلكي. فهي تتكون من حلقة موصلة تعمل كهوائي وتستخدم لإرسال أو استقبال الإشارات. تتميز بترددات استقبال عالية وأداء جيد في البيئات ذات الضوضاء المنخفضة.
تُستخدم المضخمات في الهوائيات لتضخيم الإشارات الضعيفة وتعزيزها قبل إرسالها أو استقبالها. من ناحية أخرى يعمل المضخم بتكبير قوة الإشارة بما فيه الكفاية لتحقيق نقل أو استقبال الإشارة على مسافات أبعد. كما ويعتمد اختيار المضخم المناسب على تردد الإشارة ومتطلبات القدرة والموثوقية.
تستند نظرية العاكس إلى استخدام العاكسات في توجيه الإشعاع. فالعاكس هو هوائي يستخدم لتحويل اتجاه الإشعاع وتوجيهه في اتجاه معين. كذلك يتم تحديد شكل العاكس وحجمه وتصميمه بناءً على احتياجات التطبيق المحددة.
تتفاوت تصاميم الهوائيات العملية باختلاف أنواع الهوائيات ومتطلبات التطبيق. فالتصميم يشمل اختيار المواد المناسبة والأبعاد الفعالة وتوجيه الإشعاع وتحسين كفاءة الهوائي. كذلك يتم التصميم باستخدام التقنيات الهندسية والنمذجة الرياضية واختبارات الأداء.
في النهاية …
يتطلب فهم موضوعنا فهمًا عميقًا للتصميم والنظريات والتطبيقات المرتبطة بها. ومن خلال استخدام الأسلاك، ودليل الموجة، والموصلات والمحولات المناسبة، والاستفادة من أنماط الإشعاع المناسبة، والمضخمات، ونظرية العاكس، يمكن اكتساب خيارات فعالة وفعالة من حيث التكلفة في مجموعة واسعة من التطبيقات المختلفة والتي يمكنك حصاد الكثير من الكيرات والمعلومات حولها عبر الدورات التدريبية التي تقدمها أكاديمية اتصالاتي لمهندسي الاتصالات، اطلع عليها من هنا!
Optimized by Seraphinite Accelerator