ما هو الهوائي الاتجاهي؟

في هذه المقالة، سنناقش في هذا المقال عن هوائي اتجاهي. وهي فئة واسعة من الهوائيات التي لها اتجاهية عالية ومصممة لتطبيقات مختلفة. أولاً، سوف نفهم أهمية الهوائيات في الاتصال اللاسلكي المشترك communication. مع تزايد شعبية الاتصالات اللاسلكية communication، أصبحت الهوائيات عنصراً حاسماً في أنظمة الاتصالات اللاسلكية الحديثة communication.

الهوائيات، تستقبل الإشارات اللاسلكية وتنقلها لاسلكياً عبر وسائط لاسلكية (موجة كهرومغناطيسية). هناك عدة أنواع من الهوائيات. يتم تصنيف معظم هذه الهوائيات بناءً على تطبيقها وشكل شكل الموجة المولدة ونطاق تردد التشغيل. استنادًا إلى شكل شكل الموجة المتولد، تصنف الهوائيات إلى فئتين رئيسيتين، وهما الهوائيات متعددة الاتجاهات والهوائيات الاتجاهية. ستناقش هذه المقالة بإيجاز الهوائيات الاتجاهية والأنواع المختلفة للهوائيات الاتجاهية وتطبيقاتها ومزاياها وعيوبها. وأخيراً، سنختتم بتحديد بعض العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اختيار هوائي اتجاهي لتطبيق معين.

ما هو الهوائي الاتجاهي؟

كما ذُكر أعلاه، تُصنَّف الهوائيات بناءً على شكل الموجة المتولدة كهوائيات متعددة الاتجاهات وهوائيات اتجاهية. هنا, هوائيات متعددة الاتجاهات توليد شكل موجي يوفر تغطية 360 درجة في جميع الاتجاهات، بينما يوفر الهوائي الاتجاهي تغطية محصورة في قطاع من الزوايا. ويعتبر الكسب الاتجاهي العالي السمة الرئيسية للهوائي الاتجاهي. علاوة على ذلك، يمكن لمعظم الهوائيات الاتجاهية تغيير الاتجاه إلكترونيًا دون أي نظام دعم ميكانيكي. وهذه خاصية أخرى من خصائص الهوائيات الاتجاهية. المعلمات الرئيسية التي تحكم هذه الخصائص هي الاتجاهية ومخطط الإشعاع للهوائي.

تعمل الهوائيات الاتجاهية بشكل مشابه لجميع الهوائيات الأخرى. فهي تستقبل وتنقل الإشارات اللاسلكية التي يتم توليدها من خلال واجهة خلفية للترددات اللاسلكية التي تولد إشارات كهربائية. يتم بعد ذلك تغذية هذه الإشارات الكهربائية إلى مُركِّب ترددات لاسلكية لمواءمتها مع التردد المطلوب. في حالة الهوائيات الموجهة، يتم تضييق الإشارات اللاسلكية المولدة بإحكام إلى حزمة مركزة في اتجاه معين.

أنواع الهوائي الاتجاهي

دعونا الآن نناقش بإيجاز بعض أنواع الهوائيات الاتجاهية. تصنف هذه الهوائيات الاتجاهية بناءً على مخطط الإشعاع الخاص بها. بعض أبرز أنواع الهوائيات الاتجاهية هي:

هوائيات ياغي: يتكون هذا النوع من الهوائيات من موجهات متعددة تساعد على توجيه حزمة الإشعاع إلى اتجاه معين. وتستخدم هذه الهوائيات في المقام الأول للبث التلفزيوني والإذاعي. هوائيات Yagi-Uda مناسبة للتطبيقات التي تتطلب كسبًا عاليًا واتجاهية عالية. علاوة على ذلك، تُستخدم هذه الهوائيات في الاتصالات المشتركة من نقطة إلى نقطة1TP14.

هوائيات القطع المكافئ: تتألف هذه الهوائيات من قطع مكافئ مع لوحة صلبة أو لوحة شبكية سلكية كعاكس لتحقيق شعاع اتجاهي في كل اتجاه. صُممت هوائيات القطع المكافئ لتتحمل الرياح عالية السرعة وتحقق الاتصال من نقطة إلى نقطة لمسافات طويلة. علاوة على ذلك، تُعتبر هوائيات القطع المكافئ هوائيات دقيقة، نظرًا لقدرتها على التركيز على نقطة واحدة.

هوائيات اللوحة: تم تصميم الهوائيات اللوحية خصيصاً ليتم تركيبها فوق الأبراج والجدران. وتُستخدم على نطاق واسع في شبكات Wi-Fi والشبكات الخلوية. ويمكنها تسهيل نطاق واسع من التغطية مقارنةً بالأنواع الأخرى من الهوائيات الاتجاهية، وبالتالي تُستخدم في البيئات الداخلية والخارجية على حد سواء.

سجل الهوائيات الدورية: تشبه هذه الهوائيات هوائيات ياغيولكن يتم وضع العناصر ثنائية القطب لهذه الهوائيات بطريقة مثلثة لتحقيق قياس لوغاريتمي لتردد الإشارة الراديوية. ويتم تحقيق ذلك عن طريق تقليل العناصر ثنائية القطب على طول خط تغذية الهوائي. يمكن لهذه الهوائيات التعامل مع الترددات العالية.

هوائيات الصحن: الهوائيات الصحن مزودة بعاكس صحن يعمل على تضخيم كسب الهوائي. تُستخدم هذه الهوائيات في أنظمة الاتصال عبر الأقمار الصناعية التي تتطلب كسباً عالياً.

هوائيات قطاعية: يتم تركيب هذه الهوائيات على قمة أبراج الشبكة الخلوية لتوفير الإرسال إلى قطاع منطقة ما. أكثر القطاعات التي تغطيها هذه الهوائيات هي 60 و90 و120 درجة. تُستخدم هذه الهوائيات في الغالب في الشبكات الخلوية وأنظمة Wi-Fi عالية الكسب.

Sy1TP14 هوائيات ذات قرن متناوب: صُممت هذه الهوائيات لتحقيق مخططات إشعاع symmetrical على اتجاه معين. وهي توفر عرض شعاع واسع عند مقارنتها بالهوائيات الاتجاهية الأخرى. تُستخدم في تطبيقات الدفاع والفضاء الجوي.

تطبيقات الهوائي الاتجاهي

لقد ناقشنا بعض الخصائص الرئيسية للهوائيات الاتجاهية. دعونا الآن نناقش بعض مجالات التطبيق البارزة للهوائيات الاتجاهية. فيما يلي مجالات التطبيق الرئيسية للهوائيات الاتجاهية:

• البث: تُستخدم الهوائيات الاتجاهية مثل هوائيات الأطباق وهوائيات القطع المكافئ على نطاق واسع في البث الإذاعي والساتلي. وعلاوة على ذلك، تستخدم هوائيات ياغي-أودا لأغراض البث الإذاعي والتلفزيوني.
• تيليكو1TP14الاتصالات: في الاتصالات عن بُعد، تلعب الهوائيات الاتجاهية دوراً حاسماً في الاتصالات عن بُعد. يتم تحقيق العديد من التطبيقات في الاتصالات عن بُعد باستخدام الهوائيات الاتجاهية. تُستخدم الهوائيات القطاعية والهوائيات اللوحية على نطاق واسع في أبراج الشبكات الخلوية وأنظمة الواي فاي. وعلاوة على ذلك، تُستخدم الهوائيات الحلزونية والرقعة في أجهزة إنترنت الأشياء المختلفة لتحقيق الاتصال بالشبكات الخلوية الأكبر.
• الشبكات اللاسلكية: تُستخدم الهوائيات القطاعية واللوحية على نطاق واسع في أنظمة Wi-Fi وأنظمة شبكات الكمبيوتر لتحقيق مكاسب عالية في بيئة داخلية. علاوة على ذلك، تلعب الهوائيات الموجهة دوراً رئيسياً في تحقيق شبكات إنترنت الأشياء الحديثة.
• الاتصالات عبر الأقمار الصناعية co1TP14: تُستخدم هوائيات الأطباق في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المشتركة 1TP14 نظراً لكسبها العالي ودقتها.
• الجيش والدفاع: تُستخدم الهوائيات الاتجاهية مثل الهوائيات الحلزونية والرقعة والهوائيات الدورية اللولبية في التطبيقات العسكرية للاتصالات المشتركة 1TP14، وتحديد موقع الهدف وتتبعه.

مزايا الهوائي الاتجاهي

فيما يلي بعض المزايا البارزة للهوائيات الموجهة:

• يمكن للهوائيات الاتجاهية تسهيل الإشارات اللاسلكية ذات الكسب الاتجاهي العالي. ويمكنها توفير إشارات ذات قوة وجودة محسّنة.
• يمكن للهوائيات الاتجاهية توفير نطاق واسع من التغطية، مما يتيح الإرسال لمسافة أطول مقارنة بالهوائيات متعددة الاتجاهات.
• ونظراً لكسبها الاتجاهي العالي، يمكن لهذه الهوائيات تمكين الإرسال حتى في البيئات شديدة التداخل.

عيوب الهوائي الاتجاهي

على الرغم من مزاياها، إلا أن هناك بعض العيوب في استخدام الهوائيات الموجهة أيضاً. وتشمل هذه العيوب ما يلي:

• فهي توفر منطقة تغطية محدودة. يمكن للهوائيات الاتجاهية توفير تغطية لمنطقة معينة أو قطاع معين فقط
• نظرًا لأن الهوائيات الاتجاهية مطلوبة لتغطية منطقة محددة مسبقًا، فإن تركيبها وإعدادها معقد عند مقارنتها بالهوائيات متعددة الاتجاهات
• الهوائيات الاتجاهية ليست مرنة في التصميم ومتعددة الاستخدامات مثل الهوائيات متعددة الاتجاهات

المقارنة بين الهوائيات متعددة الاتجاهات والهوائيات الاتجاهية

لقد أوضحنا بعض المزايا والعيوب الرئيسية للهوائيات الاتجاهية. الآن دعونا نناقش الآن حول الهوائي الاتجاهي مقابل الهوائيات متعددة الاتجاهات. عند مقارنتها بالهوائيات متعددة الاتجاهات، يمكن للهوائيات الاتجاهية أن توفر تغطية لمنطقة محدودة، بينما توفر الهوائيات متعددة الاتجاهات تغطية بزاوية 360 درجة. ومع ذلك، عند مقارنتها بالهوائيات متعددة الاتجاهات، تتمتع الهوائيات الاتجاهية بأداء متفوق للتداخل. ويرجع ذلك إلى مكاسبها الاتجاهية العالية. هناك جانب آخر يجب أخذه في الاعتبار وهو تعدد استخدامات هذه الأنواع من الهوائيات. تعد الهوائيات متعددة الاتجاهات أكثر تنوعًا عند مقارنتها بالهوائيات الاتجاهية نظرًا لصغر حجمها وتصميمها البسيط. ولذلك، تُستخدم الهوائيات متعددة الاتجاهات على نطاق واسع في تطبيقات إنترنت الأشياء بالمقارنة مع الهوائيات الاتجاهية.

كيف تختار الهوائي الاتجاهي المناسب؟

عندما يتعلق الأمر باختيار الهوائي الاتجاهي المناسب، يجب أن تكون على دراية بالأنواع المختلفة للهوائيات الاتجاهية المتاحة. تختلف حالة استخدام الهوائي الاتجاهي باختلاف نوع الهوائي الاتجاهي. ومع ذلك، بناءً على العوامل التالية، يمكننا تضييق نطاق خياراتنا. تشمل هذه العوامل ما يلي:

• نطاق تردد التشغيل المطلوب: يجب أن نحدد نطاق التردد المطلوب للتشغيل. سيساعد ذلك على تحديد عدد العناصر ثنائية القطب وحجم العناصر العاكسة في الهوائي.
• الكسب: سيضمن ذلك الاختيار المناسب للهوائي بما يتناسب مع الحد الأقصى المسموح به من التداخل في شبكة الاتصال communication.
• عرض الحزمة: سيحدد عرض الحزمة المتوقع للهوائي مساحة التغطية واتجاه تغطية الهوائي.
• بيئة التشغيل: ستساعد بيئة التشغيل في تحديد التداخلات ونوع الهوائي الذي يناسب البيئة المحددة. وسيساعد أيضاً على فهم متطلبات كسب الهوائي.
• التركيب: أخيراً، نظراً لتنوع أنواع الهوائيات الاتجاهية، من الضروري مراعاة نصائح التركيب والإعداد الخاصة بالمنتج التي تقدمها الشركة المصنعة.

الخاتمة

ناقشنا في هذه المقالة الهوائيات الاتجاهية وأنواعها. تم توضيح أنواع مختلفة من الهوائيات الاتجاهية مع حالات استخدام مختلفة لكل نوع. علاوة على ذلك، تمت مناقشة مزايا وعيوب الهوائيات الاتجاهية لاكتساب نظرة ثاقبة في تطبيقاتها. وأخيراً، تم تقديم بعض العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اختيار هوائي اتجاهي.