ما هو الهوائي متعدد الاتجاهات؟

الهوائيات هي أجهزة تُستخدم للتعامل مع الاتصال اللاسلكي المشترك 1TP14 عن طريق تحويل إشارة المعلومات المطلوبة إلى موجات كهرومغناطيسية. يمكن أن تكون الهوائيات إما هوائيات إرسال أو هوائيات استقبال، ويمكن تصنيفها إلى أنواع مختلفة بناءً على بنيتها الفيزيائية أو نطاقات تردد التشغيل أو أنماط التطبيق.

تعد الهوائيات متعددة الاتجاهات أحد الأنواع الشائعة من الهوائيات التي يمكنها استقبال الإشارات وبثها بالتساوي في جميع الاتجاهات مما يجعلها مثالية للعديد من التطبيقات مثل أجهزة راديو FM وأجهزة توجيه Wi-Fi والهواتف المحمولة وما إلى ذلك.

تقدم هذه المقالة نظرة عامة شاملة عن ماهية الهوائي متعدد الاتجاهات، وكيفية عمله، وتطبيقاته، ومزاياه وعيوبه، وكيفية اختيار الهوائي، وما إلى ذلك.  

ما هو الهوائي متعدد الاتجاهات؟

تُعد الهوائيات متعددة الاتجاهات أحد أهم أنواع الهوائيات في الاتصالات اللاسلكية المشتركة1TP14. على عكس هوائي اتجاهي التي تركز الطاقة على اتجاه واحد، فإن الهوائي متعدد الاستخدامات له نمط استقبال بزاوية 360 درجة ويمكنه إشعاع أو اعتراض المجالات الكهرومغناطيسية للترددات الراديوية بالتساوي في جميع الاتجاهات الأفقية. وهي تتمتع بكسب متوازن عبر جميع الترددات ويمكنها توفير تغطية متسقة على مساحة واسعة مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي يكون فيها اتجاه الإشارة متغيراً أو لا يمكن تحديده مسبقاً.

تختلف الهوائيات متعددة الاتجاهات والهوائيات الاتجاهية بناءً على اتجاه الإشعاع. لا يمكن للهوائي الاتجاهي استقبال وبث الإشارات بالتساوي في جميع الاتجاهات مثل الهوائي متعدد الاتجاهات. وله نمط إشعاع محدود بنصف قطر يتراوح بين 45 و90 درجة تقريباً. يركز الهوائي الاتجاهي على اتجاه معين وله مساحة اتصال محدودة ولكن لديه قدرة أفضل على تحمل التداخل من الاتجاهات الأخرى وبالتالي يمكنه إنتاج إنتاج إنتاجية أعلى للاتجاه المحدد. تميل الهوائيات متعددة الاتجاهات، على الرغم من امتلاكها منطقة اتصال بزاوية 360 درجة، إلى أن يكون لها كسب أقل وتتطلب طاقة أكبر لنقل الإشارات على مسافة أطول.

كيف تعمل الهوائيات متعددة الاتجاهات؟

تتمتع الهوائيات متعددة الاتجاهات بنمط إشعاع على شكل كعكة عند النظر إليها من الأعلى مع وجود الهوائي في المركز. وهي تشع طاقة متساوية في جميع الاتجاهات بشكل عمودي على المحور مع اختلاف الطاقة مع انخفاض زاوية المحور إلى الصفر على المحور. يمكن أن يمتد نطاق الهوائي متعدد الاتجاهات إلى بضع مئات من الأمتار ولكنه يختلف تبعاً لعدة عوامل مثل التردد المستخدم، وخرج طاقة جهاز الإرسال، وارتفاع الهوائي وموضعه، والبيئة المحيطة.

أنواع الهوائيات متعددة الاتجاهات

هناك أنواع مختلفة من الهوائيات متعددة الاتجاهات.

• هوائي ثنائي القطب: يحتوي الهوائي ثنائي القطب على عنصرين موصلين مثل الأسلاك أو القضبان المعدنية الموجهة في خط مستقيم وفي مركز الهوائي ثنائي القطب، يتم فصل المواد الموصلة باستخدام عازل. يتم توفير مصدر جهد التردد اللاسلكي في مركز الهوائي. ثم ينتج عن الجهد والتيار المار عبر هذين العنصرين الموصلين إشارات كهرومغناطيسية أو راديوية تشع في جميع الاتجاهات خارج الهوائي.
• هوائي أحادي القطب: الهوائي أحادي القطب عبارة عن موصل مستقيم على شكل قضيب مثبت بشكل عمودي فوق مخطط أرضي. وهو نصف هوائي ثنائي القطب. يعمل قضيب التوصيل مثل المرنان ويشع الإشارات الواردة في جميع الاتجاهات عمودياً على طول الهوائي فوق المستوى الأرضي.
• هوائي كولينير: الهوائي ثنائي القطب المتصادم هو نوع من الهوائي ثنائي القطب نصف الموجي ويحتوي على عدة أقطاب ثنائية القطب مكدسة عمودياً فوق بعضها البعض مما يزيد من كسب الهوائي في الاتجاه الرأسي.
• هوائي السوط: الهوائي السوطي هو سلك أو قضيب معدني مرن. وتستخدم في الغالب في أجهزة الراديو المحمولة، وأجهزة اللاسلكي اللاسلكية، وهوائيات السيارات، إلخ.
• هوائي المستوى الأرضي: تستخدم هوائيات المستوى الأرضي مستوى أرضي موصل مثبت فوق الأرض لتحسين أداء الهوائي.

تطبيقات الهوائيات متعددة الاتجاهات

تُستخدم الهوائيات متعددة الاتجاهات فقط في التطبيقات التي لا تكون فيها اتجاهات الإشارة محددة مسبقًا أو تحتاج إلى الوصول إليها من منطقة أوسع دون الحاجة إلى تعديل الهوائي.

• الشبكات الخلوية: تُستخدم الهوائيات متعددة الاتجاهات في الشبكات الخلوية مما يتيح التغطية في جميع الاتجاهات مما يسمح للمستخدمين من منطقة أكبر بالاتصال بالشبكة الخلوية.
• موجهات Wi-Fi: تستخدم أجهزة توجيه Wi-Fi ونقاط الوصول أيضاً هوائيات متعددة الاتجاهات. يتيح ذلك للعديد من المستخدمين والأجهزة الحصول على تغطية إشارة متسقة في جميع أنحاء المنطقة المحددة.
• البث: تلعب الهوائيات متعددة الاتجاهات دورًا رئيسيًا في البث الإذاعي والتلفزيوني من خلال بث الإشارات في جميع الاتجاهات بحيث يمكن لأي شخص داخل نطاق البث استقبال الإشارة باستخدام هوائي عادي.
• الملاحة البحرية والطيران: تستفيد الصناعات البحرية والطيران من الهوائيات متعددة الاتجاهات في أنظمة الاتصالات المشتركة الخاصة بها لتوفير تغطية في جميع الاتجاهات مما يسمح للسفن والطائرات بالاتصال المشترك مع أبراج الإشارات وكذلك السفن أو الطائرات الأخرى في المنطقة بغض النظر عن اتجاهها.

إلى جانب هذه التطبيقات، تُستخدم الهوائيات متعددة الاتجاهات في مختلف الصناعات الأخرى وأنظمة الاتصالات المشتركة1TP14.

مزايا الهوائيات متعددة الاتجاهات وعيوبها

هناك العديد من المزايا لاستخدام الهوائيات متعددة الاتجاهات.

• تغطية منطقة واسعة: إحدى المزايا الرئيسية هي التغطية بزاوية 360 درجة. توفر القدرة على استقبال الإشارات وإرسالها في جميع الاتجاهات بشكل متساوٍ منطقة تغطية واسعة تتيح الاتصال المشترك 1TP14 مع أجهزة متعددة في جميع الاتجاهات دون الحاجة إلى إعادة التوجيه.
• تصميم بسيط وسهولة التركيب: تتمتع الهوائيات متعددة الاتجاهات بهيكل تصميم بسيط كما أنها أسهل في التركيب. ويمكنها العمل بكفاءة دون الحاجة إلى محاذاة أو ضبط دقيق.
• فعالة من حيث التكلفة: كما أن الهوائيات متعددة الاتجاهات فعالة من حيث التكلفة عند مقارنتها بالهوائيات الاتجاهية.
• سهلة التركيب: يمكن للهوائيات متعددة الاتجاهات إرسال الإشارات واستقبالها في جميع الاتجاهات، لذلك لا تحتاج إلى توجيهها إلى هدف أثناء التركيب.

الهوائيات متعددة الاتجاهات لها عيب طفيف على الهوائيات الاتجاهية من حيث كسب الهوائي. في الهوائيات الاتجاهية، نظرًا لأن الإشارة مركزة ومركزة في اتجاه معين، فإنها تميل إلى الحصول على كسب أعلى ويمكنها الإرسال إلى مسافة أطول من الهوائيات متعددة الاتجاهات. الهوائيات متعددة الاتجاهات عرضة لقدر أكبر من تداخل الإشارات لأنها عرضة للتداخلات في جميع الاتجاهات.

اختيار هوائي متعدد الاتجاهات

يجب أخذ عدة عوامل في الاعتبار عند اختيار هوائي متعدد الاتجاهات مثل متطلبات التطبيق المحددة، ونطاق تردد التشغيل، والخصائص الكهربائية مثل الكسب، وذروة الجهد، ومستوى التداخل، والمواصفات البيئية مثل قوة الرياح، ودرجة الحرارة والحماية من الصواعق، وعرض نطاق التشغيل.

لإعداد هوائي متعدد الاتجاهات يجب اختيار موقع مركزي يحتوي على الحد الأدنى من العوائق. لتحسين أداء الهوائي متعدد الاتجاهات، ضع الهوائي متعدد الاتجاهات في موقع أعلى واضبط زاويته واتجاهه لضبط قوة الإشارة وزيادة المدى إلى أقصى حد.

ومقرها في الولايات المتحدة الأمريكية، وشركة Tesswave في الصين، وشركة سينيرجي تيليكوم المحدودة ومقرها في الهند، وشركة خفي مانيرون للإلكترونيات والتكنولوجيا المحدودة ومقرها في الصين، من بين أكبر ثلاث شركات مصنعة للهوائيات متعددة الاتجاهات. ومن بين الأنواع المختلفة للهوائيات متعددة الاتجاهات، فإن الهوائيات ثنائية القطب هي الأكثر استخدامًا في التطبيقات.

الخاتمة

في summary، الهوائيات متعددة الاتجاهات هي هوائيات يمكنها إرسال واستقبال الإشارات في جميع الاتجاهات بالتساوي مما يجعلها جزءًا مهمًا من أنظمة الاتصالات الحديثة. وهي تستخدم على نطاق واسع في شبكات الهاتف المحمول وأجهزة توجيه Wi-Fi والبث الإذاعي والتلفزيوني. تتوفر أنواع مختلفة من الهوائيات متعددة الاتجاهات واختيار الهوائي الصحيح للتطبيق أمر بالغ الأهمية.

هناك إمكانات هائلة في الهوائيات متعددة الاتجاهات في المستقبل مع التقدم التكنولوجي في مجالات مثل الجيل الخامس 5G وإنترنت الأشياء. الفرص في سوق الهوائيات متعددة الاتجاهات مدفوعة أيضًا بزيادة عدد الأجهزة المتصلة، وزيادة الطلب على نقل البيانات الموثوق به والمتسق، ومفاهيم مثل المدن الذكية.