أساسيات الهوائي السوطي: ما يجب أن تعرفه

يمكن التعرف على الهوائيات السوطية من خلال تصميمها النحيف الذي يتميز بقضيب/سلك رفيع، وقد حصلت الهوائيات السوطية على اسمها المميز بسبب الحركة المرنة التي تشبه السوط التي تظهرها عند ضربها. على الرغم من بساطة مظهرها، إلا أن هذه الهوائيات تُستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات بدءاً من أجهزة الراديو المحمولة إلى أنظمة الاتصال اللاسلكي المتقدمة. وتمتد جذور هذه الهوائيات السوطية إلى الأيام الأولى للاتصالات اللاسلكية المشتركة، ومنذ ذلك الحين لعبت الهوائيات السوطية دوراً مهماً في مجال الاتصالات اللاسلكية المشتركة.

ترغب هذه المقالة في استكشاف الخصائص الفريدة للهوائيات السوطية وأنواعها وحالات استخدامها والجوانب التكنولوجية للهوائيات السوطية التي تميزها كدور لا غنى عنه في مشهد الاتصالات اللاسلكية co1TP14. كما يهدف إلى توفير مؤشرات رئيسية يجب مراعاتها عند اختيار الهوائي السوطي وتركيبه لضمان أدائه الأمثل.

مقدمة في الهوائيات السوطية

تم إدخال الهوائي السوطي في عملية تطوير نظام اتصال لاسلكي محمول communication خلال الحرب العالمية الثانية. وساهمت الحاجة إلى جهاز اتصال لاسلكي صغير الحجم وموثوق به بشكل كبير في تجسيد تصميم الهوائي السوطي الحالي. وقد أدت هذه التحسينات بعد ذلك إلى اعتماد الهوائيات السوطية على نطاق واسع في أنظمة التردد اللاسلكي المحمولة (RF) في التطبيقات المدنية بعد الحرب، مما أحدث ثورة في الاتصالات الشخصية والتجارية المشتركة.

نظراً لكونه عنصراً أساسياً في أنظمة الاتصال اللاسلكي المشترك 1TP14، يتميز الهوائي السوطي عادةً بقضيب/سلك مرن رفيع مع توصيل طرفه السفلي بجهاز إرسال أو مستقبل. نظرًا لأن الهوائي مركب عموديًا فإنه يعمل كإشارات يشع في كل اتجاه على مستوى أفقي باستثناء النقطة العمياء المخروطية.

تستخدم في المقام الأول في عالية التردد (HF) والتردد العالي جدًا (VHF) والتردد العالي جدًا (VHF) والتردد العالي جدًا (UHF)، تأتي الهوائيات السوطية بأطوال مختلفة، حيث يتم تركيب الهوائيات القصيرة مع أجهزة الراديو المحمولة باليد وأجهزة اللاسلكي، بينما يتم تركيب الإصدارات الأطول على الأسطح وسواري الراديو، وتعمل بمثابة هوائيات المحطة القاعدية.

تصميم وهيكل الهوائي السوطي

يتألف الهيكل الأساسي للهوائي السوطي من سلك أو قضيب مستقيم ومرن، مصنوع عادةً من مادة موصلة مثل الفولاذ أو الألومنيوم. ومع ذلك بالنسبة لعمليات مثل أجهزة الراديو المحمولة، يمكن أيضاً تنفيذه كسلسلة من الأنابيب المعدنية المتشابكة التي يمكن سحبها عند عدم استخدامها.

تتضمن عناصر الهوائي السوطي النموذجي ما يلي,

1.  النواة الموصلة:

سلك صلب/مجدول مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ المكسو بالنحاس أو من مواد تشبه الألومنيوم.

2.  الغلاف الواقي

يوفر الغلاف المطاطي أو الغلاف البلاستيكي المرن، بالإضافة إلى عمله كسطح واقٍ:

• العزل، مما يمنع التلامس العرضي مع العنصر الموصل.

• في بعض الحالات، يزيد من مرونة الهوائي.

ومع ذلك فإن هذه الميزة توجد في الغالب في الهوائيات السوطية التي تعمل في الظروف المعاكسة.

3.  موصل القاعدة:

يتم توصيل الهوائي السوطي بالراديو أو جهاز التركيب. وعادةً ما يتم استخدام الأزرار الملولبة أو موصلات BNC أو موصلات SMA بناءً على التطبيق.

4.  ملف التحميل:

هوائيات سوطية مصممة للتطبيقات المدمجة؛ تتضمن ملف تحميل بالقرب من قاعدتها. يزيد هذا الملف من الطول الكهربائي الفعال للهوائي دون زيادة حجمه المادي.

طول الهوائي هو قيد مهم آخر في تصميم الهوائي السوطي. يتوافق طول الهوائي مع الطول الموجي لنطاق تردده التشغيلي. ومع الهوائيات الأطول المستخدمة للترددات المنخفضة (مثل الترددات العالية والترددات العالية جداً) والأقصر للترددات الأعلى، يتراوح الطول من 1/10 طول موجي إلى 5/8 طول موجي مع الطول الموجي الأكثر شيوعاً وهو 1/4 طول موجي.

ومع ذلك، تستخدم بعض الهوائيات السوطية قصيرة الطول تقنيات مثل لفائف التحميل أو القبعات السعوية لزيادة طولها الكهربائي دون إضافة إلى طولها المادي لاعتبارات عملية.

يؤثر نوع المادة المستخدمة في الهوائي السوطي على توصيل الهوائي ووزنه ومقاومته للتآكل مما يساهم في النهاية في أدائه ومتانته. تتضمن بعض أنواع المواد المستخدمة في الهوائي السوطي ما يلي,

• الفولاذ:

يوفر الفولاذ مزيجاً ممتازاً من القوة والمتانة، مما يجعله خياراً مرناً.

• ألومنيوم:

إن الجمع بين الموصلية الجيدة وخفة الوزن يجعلها خياراً شائعاً للأجهزة المحمولة.

• الألياف الزجاجية:

نظرًا لأن هذا يوفر مزيجًا من القوة والمرونة ومقاومة العوامل الجوية، فإنه غالبًا ما يستخدم في السياط الأطول والمثبتة على المركبات والهياكل.

أنواع الهوائي السوطي

هوائي سوطي أحادي القطب

هذا هو النوع الأساسي والأكثر استخداماً من الهوائي السوطي. وهو يتألف من موصل واحد مستقيم مثبت بشكل عمودي على مستوى أرضي (الجسم المعدني للمركبة أو نظام سلكي مضاد يعمل كنصف ثانٍ من نظام الهوائي). ويساهم في شعبيته:

• تصميم بسيط وفعال من حيث التكلفة
• الطول النموذجي لربع الطول الموجي النموذجي
• نمط الإشعاع متعدد الاتجاهات في المستوى الأفقي

تُعد الهوائيات السوطية أحادية القطب فعالة بشكل خاص في تطبيقات مثل أجهزة الراديو في السيارات وأجهزة الإرسال والاستقبال المحمولة باليد والمحطات القاعدية التي تتطلب منطقة تغطية واسعة وحيث لا يمثل الحجم قيدًا كبيرًا.

هوائي البط المطاطي

هذه نسخة مختصرة ومرنة من الهوائي السوطي أحادي القطب. مصمم خصيصاً لسهولة الحمل والمتانة، وتشمل ميزاته البارزة ما يلي:

• حجم صغير الحجم، عادة ما يكون أقصر بكثير من ربع الطول الموجي
• مغلف بغلاف مطاطي أو بلاستيكي للحماية والمرونة
• ملف تحميل مدمج لتعويض الطول المنخفض

في حين أن هوائيات البطة المطاطية ممتازة من حيث قابلية الحمل والمتانة، إلا أنها تأتي بمقايضة بين كفاءتها وحجمها الصغير. ومع ذلك، فإن هذه المفاضلة مقبولة بالنسبة للعديد من التطبيقات المحمولة مثل الأجهزة المحمولة باليد مثل أجهزة الاتصال اللاسلكي وأجهزة الراديو المحمولة وبعض أجهزة توجيه Wi-Fi، نظراً للتحسن الكبير في قابلية الاستخدام والمتانة.

هوائي سوطي مثبت على زنبرك

الهوائيات السوطية المثبتة بنابض مصممة خصيصًا للعمل في البيئات التي يوجد فيها خطر التعرض للإجهاد البدني أو الصدمات. الميزة المميزة لها، وهي القاعدة الزنبركية المرنة التي تسمح للهوائي بالانحناء والعودة إلى موضعه الأصلي مما يجعله مناسبًا للحفاظ على أداء ثابت في البيئات الصعبة حيث قد يتعطل الهوائي الصلب أو قد يتعرض للانحراف بشكل متكرر.

يُستخدم الهوائي السوطي المثبت بنابض comm فقط في التطبيقات المثبتة على المركبات، خاصةً في المركبات على الطرق الوعرة ومعدات البناء حيث توجد حاجة إلى متانة كبيرة ومقاومة للتلف الناتج عن الاصطدامات أو العوائق المنخفضة.

هوائي سوطي مثبت على مركبة

صُمم هذا النوع من الهوائي السوطي خصيصًا وفقًا للديناميكية الهوائية المرتبطة به ومتانة الرياح والطقس وسهولة التجميع مع السيارات والشاحنات والمركبات الأخرى. وتشمل ميزاته الفريدة ما يلي:

• مجموعة متنوعة من خيارات التركيب مثل الحوامل المغناطيسية والحوامل عبر الفتحات والحوامل المثبتة بمشبك
• آليات الإمالة أو الطي للأسفل للخلوص في المناطق منخفضة الارتفاع

غالبًا ما تكون هذه الهوائيات أطول من الهوائيات المحمولة، مما يسهل أداءً أفضل عند الترددات المنخفضة، وتستخدم هذه الهوائيات في الغالب لأجهزة الراديو CB، وراديو الهواة، وأنظمة الاتصال المشتركة للأسطول.

هوائي سوطي تلسكوبي

تتميز هذه الهوائيات بسلسلة من الأنابيب المتشابكة التي تمكنها من ضبط طولها مما يجعلها مناسبة للعمليات متعددة النطاقات. تشمل ميزاتها البارزة ما يلي:

• القدرة على التمديد أو التراجع إلى أطوال مختلفة
• صغيرة الحجم مما يجعلها مثالية للتخزين أو النقل

تمكّن الطبيعة القابلة للتعديل للهوائيات التلسكوبية المستخدمين من التحكم في طولها لمجموعة من الترددات، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص في أجهزة الاستقبال المحمولة ذات الموجات القصيرة وأجهزة الراديو اللاسلكية الماسحة وهوائيات التلفزيون التي تعمل عبر نطاق تردد واسع.

هوائي سوطي قصير القامة

الهوائيات السوطية Stubby هي الإصدارات فائقة الصغر من الهوائيات السوطية مما يجعلها مرشحة مثالية للتطبيقات ذات الحجم الحرج. تتميز بـ

• طول قصير للغاية
• المحاثة المحملة بشدة والتي تعوض عن طولها القصير

تُستخدم هذه الهوائيات السوطية بشكل أساسي للتطبيقات ذات التردد فوق العالي والترددات الأعلى، وتُستخدم في الهواتف الذكية الحديثة وأجهزة البلوتوث وبعض معدات الراديو التكتيكية.

على الرغم من أن الهوائيات القصيرة توفر صغر حجم لا مثيل له، إلا أنها تتمتع بأقل كفاءة بين أنواع الهوائيات السوطية. ومع ذلك، فإن هذه المقايضة يفوقها التخفيض الكبير في الحجم الذي توفره في العديد من تطبيقات الإلكترونيات الاستهلاكية عالية التردد.

نطاق التردد والتطبيقات

أجهزة الراديو CB (26.965 - 27.405 MHz)

يعد راديو نطاق المواطنين (CB) أحد أشهر تطبيقات الهوائيات السوطية. تعمل في نطاق الترددات العالية/الترددات العالية جداً (HF/VHF)، وتستخدم أجهزة الراديو CB على نطاق واسع في:

• صناعة النقل بالشاحنات لـ Co1TP14التواصل بين السائقين
• عشاق الطرق الوعرة لتنسيق الأنشطة
• الاتصال في حالات الطوارئ 1TP14الاتصال أثناء الكوارث الطبيعية
• العمليات التجارية المحلية لتنسيق فريق العمل المحلي على المدى القصير

عادةً ما تكون هوائيات CB السوطية أطول بسبب نطاق التردد المنخفض، وغالباً ما تكون حوالي 102 بوصة (2.6 متر) للهوائيات ذات الموجة الرباعية الكاملة. ومع ذلك، فإن الهوائيات الأقصر والمحمّلة هي أيضاً هوائيات محملة مشتركة mmon لتركيب أكثر عملية على المركبة.

نطاق الترددات العالية جداً (30 - 300 MHz)

للهوائيات السوطية مجموعة واسعة من التطبيقات التي تندرج تحت نطاق التردد العالي جداً (VHF). ويشمل بعضها

• التردد العالي جداً البحري (156 - 174 MHz): تستخدم للاتصال المشترك من سفينة إلى سفينة ومن سفينة إلى الشاطئmm
• بث FM (88 - 108 MHz): على الرغم من عدم استخدامها في الإرسال، إلا أن العديد من أجهزة الراديو المحمولة التي تعمل على موجة FM تستخدم هوائيات سوطية للاستقبال
• خدمات الطوارئ: غالبًا ما تستخدم خدمات الشرطة والإطفاء والإسعاف نطاقات التردد العالي جدًا مع هوائيات سوطية مثبتة على مركبة

على الرغم من أن الهوائيات السوطية التي تعمل في نطاق الترددات العالية جداً (VHF) تكون أقصر عموماً من هوائيات CB، إلا أنها تظل طويلة بما يكفي لتكون مرئية على المركبات أو الأجهزة المحمولة باليد.

نطاق التردد فوق العالي (300 MHz - 3 GHz)

يتم تنفيذ الهوائيات السوطية أيضًا في نطاق التردد العالي جدًا (UHF) حيث تعمل العديد من التقنيات اللاسلكية الحديثة. وتشمل بعض حالات استخدامها ما يلي:

• الشبكات الخلوية (700 MHz - 2.6 GHz): غالبًا ما تستخدم الهواتف المحمولة هوائيات داخلية على شكل سوط
• Wi-Fi (2.4 GHz و5 GHz): تُستخدم الهوائيات السوطية الصغيرة في العديد من أجهزة التوجيه والأجهزة التي تدعم Wi-Fi.
• نظام تحديد المواقع العالمي (1.57542 GHz): لأجهزة استقبال GPS في المركبات أو المعدات الخارجية.
• البث التلفزيوني بالتردد فوق العالي (470 - 890 MHz): على الرغم من عدم استخدامها في الإرسال، إلا أن العديد من أجهزة التلفزيون المحمولة تستخدم هوائيات سوطية تلسكوبية للاستقبال.

عادةً ما تكون الهوائيات السوطية ذات التردد فوق العالي UHF أقصر بكثير من الهوائيات السوطية ذات التردد العالي جداً، وغالباً ما يكون طولها بضع بوصات فقط، مما يجعلها مثالية في صنع أجهزة مدمجة.

إنترنت الأشياء وشبكات الاستشعار اللاسلكية

تعتمد شبكات إنترنت الأشياء (IoT) وشبكات الاستشعار اللاسلكية على هوائيات مدمجة وفعالة لتمكين الاتصال السلس. تعمل هذه التقنيات بشكل رئيسي في نطاقات التردد فوق العالي والترددات العالية (UHF) والترددات العالية (HF)، وغالباً ما تستخدم هذه التقنيات الهوائيات السوطية نظراً لكفاءتها وحجمها وفعاليتها من حيث التكلفة. تتضمن بعض حالات الاستخدام المشتركة mmon ما يلي:

• LoRaWAN تعمل على ترددات مثل 433 MHz و868 MHz و915 MHz (حسب المنطقة)، وتستخدم LoRaWAN هوائيات سوطية صغيرة لضمان الاتصال المشترك بعيد المدى ومنخفض الطاقة mm.
• Zigbee وBluetooth: عادةً ما تعمل هذه البروتوكولات في نطاق 2.4 GHz ISM، وتستفيد هذه البروتوكولات من الهوائيات السوطية في استخدامها في الأجهزة القوية المدمجة للاتصال المشترك قصير المدىmm.
• NB-IoT وLTE-M: غالبًا ما تستخدم حلول إنترنت الأشياء الخلوية القائمة على الهاتف الخلوي، والتي تعمل في نطاقات خلوية مرخصة، هوائيات سوطية للحفاظ على اتصالات موثوقة بأقل قدر من استهلاك الطاقة.

التطبيقات المتخصصة

تُستخدم الهوائيات السوطية أيضًا في مجالات متخصصة للغاية، وتشمل بعض حالات استخدامها المتخصصة ما يلي:

• الاتصالات العسكرية Co1TP14 العسكرية: تستخدم أجهزة اللاسلكي التكتيكية هوائيات سوطية قوية مصممة للعمل عبر مجموعة من نطاقات التردد، مما يضمن اتصالاً موثوقاً وقوياً وموثوقاً به1TP14.
• الفضاء الجوي: تستخدم أنظمة الاتصال بالطائرات co1TP14 هوائيات سوطية لتصميمها الأيروديناميكي الهوائي، لضمان نقل البيانات بكفاءة وسط اضطرابات الهواء والرياح.
• محطات الطقس: غالباً ما تعتمد أنظمة مراقبة الطقس عن بُعد على هوائيات سوطية لنقل البيانات البيئية عبر مسافات طويلة.

مزايا الهوائيات السوطية

توفر الهوائيات السوطية العديد من المزايا التي تجعلها شائعة عبر مجموعة واسعة من التطبيقات.

البساطة والفعالية من حيث التكلفة:

• تصميمها المباشر يجعلها سهلة التصنيع.
• غير مكلف نسبياً مقارنة بأنواع الهوائيات الأخرى.

نمط الإشعاع متعدد الاتجاهات:

• مثالية للتطبيقات المحمولة حيث يوجد تغيير متكرر في الاتجاه.
• فعالة للبث والاستقبال من اتجاهات متعددة.

المتانة ومقاومة العوامل الجوية:

• بنية بسيطة تجعلها مقاومة للعوامل البيئية.
• يمكن أن تكون مقاومة للعوامل الجوية بسهولة باستخدام أغطية أو أغلفة واقية.
• توفر الإصدارات المثبتة بنابض مقاومة ممتازة للإجهاد البدني.

تأثير بصري منخفض:

• يجعلها المظهر الجانبي النحيف أقل وضوحاً من العديد من أنواع الهوائيات الأخرى.
• يمكن إخفاؤها بسهولة أو دمجها في الهياكل القائمة.

بورتابiاللياقة البدنية:

• خفيفة الوزن وسهلة النقل، خاصةً الإصدارات التلسكوبية منها.
• مثالية للعمليات الميدانية وأنظمة الاتصالات المتنقلة1TP14المتنقلة.

عيوب الهوائيات السوطية

على الرغم من أن الهوائيات السوطية توفر قدراً كبيراً من المزايا، إلا أن لها أيضاً بعض القيود مثل:

الكسب المحدود: يؤدي نمط الإشعاع متعدد الاتجاهات للهوائي السوطي إلى انخفاض الكسب مقارنة بالهوائيات الاتجاهية مما يجعله أقل ملاءمة للاتصالات طويلة المدى من نقطة إلى نقطة1P14.

قابلية التأثر بالضوضاء: نظرًا لأن الهوائي يمكن أن يلتقط التداخل من جميع الاتجاهات، فسيتطلب ذلك ترشيحًا إضافيًا لبيئات الترددات اللاسلكية الصاخبة.

قيود الطول: تتطلب التطبيقات ذات الترددات المنخفضة هوائيات سوطية أطول، وهو ما قد لا يكون عملياً. كما أن تصاميم الهوائي السوطي القصير يقلل من الكفاءة مقابل الحجم.

تبعية المستوى الأرضي: يعتمد أداء الهوائي بشكل كبير على مستوى أرضي مناسب، وبالتالي يمكن أن يؤدي التأريض غير السليم إلى تشغيل غير فعال وغير ملائم.

معالجة طاقة محدودة: يمكن أن يحد شكلها الرفيع من قدرة التعامل مع الطاقة مما يجعلها غير مناسبة لتطبيقات الإرسال عالية الطاقة

الهوائي السوطي مقابل الهوائي ثنائي القطب

الهوائيات السوطية وثنائية القطب هي بعض أنواع الهوائيات المستخدمة على نطاق واسع. الاختلافات في هيكلها وحجمها ووظائفها التشغيلية تجعلها قابلة للتطبيق في حالات الاستخدام المختلفة. فيما يلي مقارنة بين الخصائص الرئيسية التي تبرز الفروق بينهما.

الخصائص	هوائي سوطي	هوائي ثنائي القطب
الهيكل	عنصر واحد مع مستوى أرضي	عنصرا سي1ت1ب14عناصر متراكبة
الحجم	عادة ما يكون طولها ربع الطول الموجي	عادة ما يكون نصف الطول الموجي
المستوى الأرضي	يتطلب مستوى أرضي	لا يتطلب مستوى أرضي
نمط الإشعاع	متعدد الاتجاهات في السمت (المستوى الأفقي)	نمط الشكل ثمانية في السمت
المعاوقة	عادةً 30-50 أوم (مع مستوى أرضي)	قريب من 70 أوم
التطبيقات	الاتصالات المحمولة co1TP14الاتصالات والأجهزة المحمولة	التركيبات الثابتة، تطبيقات النطاق العريض
سهولة التركيب	أسهل في التثبيت بشكل عام، خاصة في تطبيقات الهاتف المحمول	يتطلب مساحة أكبر وهياكل دعم في كثير من الأحيان

الهوائي السوطي مقابل الهوائي السائب 

تُعد الهوائيات ذات العقب بديلاً مدمجاً للهوائيات السوطية التقليدية، وتوفر مزايا فريدة من نوعها حيث يكون الحجم والمتانة أولوية. لذلك، على الرغم من وجود أوجه تشابه بين النوعين، إلا أن هناك اختلافات بسبب الاختلافات في التصميم. فيما يلي مقارنة بين الهوائيات السوطية والهوائيات السوطية التي توضح تفرد كل منهما.

الخصائص	هوائي سوطي	هوائي قصير القامة
الحجم	يتراوح من بضع بوصات إلى عدة أقدام	يبلغ طولها عادةً بضع بوصات فقط
نطاق التردد:	يمكن تصميمها لمجموعة واسعة من الترددات	تُستخدم بشكل عام للترددات الأعلى (UHF وما فوق)
الكفاءة	أكثر كفاءة بشكل عام، خاصة عند الترددات المنخفضة	أقل كفاءة بسبب طولها القصير كهربائيًا
عرض النطاق الترددي:	غالبًا ما يكون لها نطاق ترددي أوسع	عرض نطاق ترددي أضيق عادةً
التطبيقات:	متعدد الاستخدامات، يستخدم في تطبيقات مختلفة	تُستخدم في المقام الأول عندما يكون الاكتناز ضروريًا (على سبيل المثال، الأجهزة المحمولة باليد)
المتانة:	يمكن أن يكون أكثر عرضة للتلف المادي بسبب الطول	أكثر قوة بشكل عام بسبب الحجم الصغير
الجماليات:	أكثر وضوحاً وقد يؤثر على جماليات الجهاز	أقل اقتحامية وأفضل لتصميمات الأجهزة الأنيقة

هل يحتاج الهوائي السوطي إلى مستوى أرضي؟

يحتاج الهوائي السوطي إلى مستوى أرضي لكي يعمل بكامل طاقته. وفيما يلي المتطلبات الرئيسية التي تستدعي وجود مستوى أرضي:

• التوازن الكهربائي:

نظرًا لأن الهوائي السوطي هو نصف هوائي ثنائي القطب تقريبًا، فإن المستوى الأرضي يعمل بمثابة "النصف المفقود". وهذا يخلق صورة مرآة فعالة للهوائي تحافظ على التوازن الكهربائي والتشغيل الفعال.

• نمط الإشعاع:

يضمن وجود مستوى أرضي مناسب نمط إشعاع متعدد الاتجاهات في المستوى الأفقي دون تشويه يمكن أن يؤدي إلى قوة إشارة غير متساوية وتغطية منخفضة.

• مطابقة المعاوقة:

يساعد المستوى الأرضي الهوائي السوطي على تحقيق معاوقة الإدخال الصحيحة، مما يضمن نقل الطاقة بكفاءة والذي قد يؤدي بخلاف ذلك إلى فقدان الإشارة وانخفاض أداء الهوائي.

يمكن تصنيف أنواع المستويات الأرضية المرتبطة بالهوائيات السوطية إلى مستويات أرضية طبيعية وأخرى اصطناعية.

تشمل المستويات الأرضية الطبيعية أجسام المركبات أو الأسطح المعدنية أو في بعض الأحيان الأرض نفسها عند استخدامها كسطح عاكس.

المستويات الأرضية الاصطناعية هي في المقام الأول أسلاك شعاعية أو أقراص معدنية أو غيرها من الأسطح الموصلة التي تخلق مستوى أرضي فعال في التركيبات الثابتة.

في حالة عدم وجود مستوى أرضي تقليدي، يمكن استخدام البدائل التالية كمستوى أرضي فعال,

• أسلاك الموازنة:

أسلاك شعاعية مرتبة حول قاعدة الهوائي، مما يوفر بديلاً وظيفيًا للمستوى الأرضي.

• تحميل الملفات:

تعمل ملفات الحث على إطالة الهوائي كهربائيًا، مما يوفر تعويضًا عن عدم وجود مستوى أرضي ولكن هذا يؤدي إلى انخفاض طفيف في أداء الهوائي.

• الهوائيات غير الأرضية (NGP):

وهي هوائيات مصممة خصيصاً لتقليل الاعتماد على المستوى الأرضي.

يضمن المستوى الأرضي الراسخ الأداء الأمثل للهوائي السوطي. لذلك فإن فهم أهميته والبدائل المتاحة له أمر ضروري لضمان موثوقية وكفاءة الاتصال المشترك1TP14 في مختلف التطبيقات.

التركيب والتركيب

يضمن الهوائي السوطي المثبت بشكل صحيح تشغيله في حالته المثلى لفترة طويلة من الزمن. فيما يلي عدة اعتبارات يجب مراعاتها عند تركيب الهوائي السوطي وتركيبه.

1. الموقع

• يسمح الموقع الذي يحتوي على الحد الأدنى من العوائق المادية بانتشار الإشارة بشكل أفضل.
• وتجدر الإشارة أيضاً إلى أن وضع الهوائي بالقرب من الهوائيات الأخرى أو خطوط الطاقة أو الأجسام المعدنية الكبيرة قد يسبب اضطرابات في الترددات اللاسلكية.

2. طرق التركيب

• حوامل مغناطيسية: وهي أنواع تركيب سريعة ومحمولة، مما يجعلها مناسبة للإعدادات المؤقتة ولكنها أقل موثوقية في ظروف السرعة العالية أو الظروف القاسية.
• حوامل دائمة: تتطلب هذه الحوامل حفرًا في سطح التركيب، مما يجعلها خيارًا ثابتًا للاستخدام طويل الأمد.
• حوامل التثبيت بالمشبك: تُعد هذه الحوامل مفيدة بشكل خاص كإعدادات مؤقتة، حيث يمكن تركيبها بسهولة دون أي تعديلات على سطح التركيب.

3. اعتبارات المستوى الأرضي

• تأكد من وجود تلامس كهربائي ممتاز بين الهوائي والمستوى الأرضي.
• بالنسبة للتركيبات على الأسطح غير المعدنية، يجب استخدام مستويات أرضية اصطناعية مثل الصفائح المعدنية أو الأسلاك الشعاعية لمحاكاة تأثير التأريض.

4. توجيه الكابلات

• استخدم كابل محوري عالي الجودة ومنخفض الخسارة لتقليل فقدان الإشارة.
• احرص على أن تكون مسارات الكبلات قصيرة قدر الإمكان وتجنب الانحناءات الحادة التي قد تؤدي إلى تدهور الإشارة.

6. اعتبارات السلامة

• تجنّب التركيب بالقرب من خطوط الطاقة العلوية أو العوائق المنخفضة، خاصة بالنسبة للهوائيات الطويلة.
• تأكد من تثبيت الهوائي بإحكام لمنع انفصاله أثناء الحركة أو الظروف الجوية السيئة.

7. الضبط والاختبار

• بعد التثبيت، استخدم مقياس SWR (نسبة الموجة الدائمة) لقياس أداء الهوائي وبالتالي ضبط طول الهوائي أو موضعه حسب الضرورة لتحقيق قيم SWR المثلى والتشغيل الفعال.

الخاتمة

في المشهد الديناميكي للاتصالات اللاسلكية communications، تلعب الهوائيات السوطية دورًا مهمًا، حيث تقدم حلولاً متعددة الاستخدامات لمجموعة واسعة من التطبيقات. على الرغم من تصميمها النحيف والبسيط، تبرز هذه الهوائيات كمكونات لا غنى عنها، وذلك بفضل قدرتها على التكيف وفعاليتها من حيث التكلفة وسهولة صيانتها، مما يجعلها جزءًا لا يتجزأ من أنظمة الاتصالات اللاسلكية الحديثة. كما تبرز قدرتها على العمل في بيئات ونطاقات تردد متنوعة أهميتها العملية.

على الرغم من وجود بعض القيود، مثل اعتمادها على مستوى أرضي والقيود المفروضة على الكسب، إلا أن الهوائيات السوطية لا تزال تثبت أهميتها. تضمن موثوقيتها وبساطتها ومرونتها التي لا مثيل لها اتصالاً سلسًا للأجهزة ودعم الابتكار عبر عدد لا يحصى من التطبيقات، بدءًا من أنظمة الراديو التقليدية إلى تقنيات إنترنت الأشياء الناشئة، مما يعزز مكانتها في عالم التكنولوجيا اللاسلكية المتطور.