موضوع: تعرف على أنواع الهوائيات

اهلا و سهلا بالجميع

يمكن تصنيف الهوائيات تبعاً لما يلي:

التردد والحجم. تختلف الهوائيات المستخدمة للترددات العالية عن تلك المستخدمة
للترددات العالية جداً VHF والتي تختلف بدورها أيضاً عن الهوائيات
المستخدمة للأمواج الصغرية. إن اختلاف طول الموجة الموافق للترددات
المختلفة يتطلب هوائيات مختلفة الأحجام لكي تتمكن من إرسال الإشارات عند
طول الموجة الصحيح. يهمنا بشكل خاص الهوائيات التي تعمل ضمن مجال الأمواج
الصغرية، خاصة تلك الموافقة للترددات 2.4غيغاهرتز و 5 غيغاهرتز. يبلغ طول
الموجة الموافق للتردد 2.4 غيغاهرتز 12.5 سم في حين يبلغ 6 سم عند التردد 5غيغاهرتز.

الإتجاهية.
قد تكون الهوائيات متعددة الإتجاهات، قطاعية أو إتجاهية. تشع الهوائيات
متعددة الإتجاهات omnidirectional بنفس النمط تقريباً حول الهوائي بأكمله
(360 درجة). من أكثر هذه الهوائيات شهرة الهوائي ثنائي القطب dipole
والهوائي المسطح ground plane. في المقابل، تشع الهوائيات القطاعية
sectoral بشكل أساسي ضمن منطقة محددة، يمكن أن يتراوح عرض المجال في هذا
النوع من الهوائيات من 60 وحتى 180 درجة. أما الهوائيات الإتجاهية
directional فتتميز بمجال أضيق بكثير من مجال الهوائيات القطاعية. تتمتع
هذه الهوائيات بالربح الأعلى من بين الأنواع الأخرى ولذلك فهي تستخدم في
وصلات المسافات البعيدة. فيما يلي بعض أنواع الهوائيات الإتجاهية: ياغي
Yagi، الرباعي biquad، القرن horn، الحلزوني helicoidal، هوائي الصفيحة the
patch antenna، طبق القطع المكافئ parabolic dish وغيرها.

البنية
الفيزيائية. يمكن بناء الهوائيات بأساليب عدة تتراوح بين الأسلاك البسيطة
إلى أطباق القطع المكافئ وعلب القهوة والكونسروة.

يمكن
تصنيف الهوائيات الملائمة لاستخدامات الشبكات اللاسلكية العاملة وفق تردد
2.4 غيغاهرتز بأسلوب آخر على النحو التالي:

التطبيق.
تستخدم نقاط الولوج عادة لبناء الوصلات من نقطة إلى عدة نقاط، في حين تصل
الوصلات البعيدة غالباً بين نقطتين فقط. يحتاج كل من هذه التطبيقات إلى
هوائي مختلف يلائم خصوصياته. تعتبر الهوائيات متعددة الإتجاهات والتي تشع
بشكل متساوٍ في جميع الإتجاهات أكثر ملاءمة للمواقع التي تستخدم للربط مع
عدة نقاط، كما يمكن أيضاً استخدام الهوائيات القطاعية التي تركز الإشارة
اللاسلكية في منطقة محددة. أما الهوائيات الإتجاهية فتشكل الخيار الأمثل في
حالات الوصل بين نقطتين والتي تستخدم فيها الهوائيات لتوصيل موقعين فقط مع بعضهما البعض.

إليك فيما يلي قائمة مختصرة بأشهر أنواع الهوائيات المستخدمة في الشبكات التي
تعمل بالتردد 2.4 غيغاهرتز، بالإضافة إلى شرح سريع وبعض المعلومات الأساسية
عن خصائص كل منها.

الهوائي المسطح ذو ربع طول الموجة ¼ wavelenght ground
plane

وهو هوائي بسيط جداً من حيث البنية يستخدم عند الحاجة
إلى هوائي صغير، منخفض الكلفة وسهل التركيب. صمم هذا الهوائي لكي يرسل
الإشارة باستقطاب شاقولي، ويتألف من عنصر طوله يساوي ربع طول الموجة على
شكل نصف هوائي ثنائي القطب dipole بالإضافة إلى ثلاثة أو أربعة عناصر موصلة
تؤدي وظيفة دليل الموجة ينحني كل منها بمقدار 30 إلى 45 درجة نحو الأسفل.
تعرف هذه المجموعة من العناصر (والتي تدعى بالأقطار radial) بالمسطح الناقل
ground plane. يمتلك هذا الهوائي البسيط والفعال القدرة على التقاط
الإشارات بشكل متساوٍ من جميع الإتجاهات. يمكن زيادة ربح الهوائي عبر تسطيح
الإشارة للتخلص من التركيز على المنطقة الواقعة فوق وتحت الهوائي مباشرة،
والتركيز بشكل أفضل على الأفق. يمثل عرض المجال الشاقولي درجة التسطيح في
تركيز إشارة الهوائي. تستثمر هذه الخاصية في حالات الوصل من نقطة إلى عدة
نقاط شريطة أن تملك جميع الهوائيات الأخرى الإرتفاع ذاته. يتراوح ربح هذا
الهوائي ما بين 2 – 4 ديسيبل آيزوتروبي.

شكل 4.8: الهوائي المسطح ذو ربع طول الموجة.

هوائي ياغي Yagi

يتألف هوائي ياغي البسيط من عدد من العناصر المستقيمة
يبلغ طول كل منها نصف طول الموجة تقريباً. يكافئ العنصر الفعال في هذا
الهوائي هوائياً ثنائي القطب تتم تغذيته من المركز. تتوضع على جانبي العنصر
الفعال بالتوازي معه، وعلى مسافات تعادل 0.2 إلى 0.5 من طول الموجة،
مجموعة من القضبان أو الأسلاك المستقيمة تدعى بالعواكس أو الموجهات، كما
تسمى أيضاً بالعناصر الخاملة. يتوضع أحد هذه العواكس (والذي يزيد طوله
قليلاً عن طول الموجة) خلف العنصر الفعال، كما يتوضع أحد الموجهات (والذي
يقل طوله عن طول الموجة بمقدار يسير) أمام هذا العنصر. يحتوي هوائي ياغي
بشكل عام على عاكس واحد إضافة إلى موجه واحد أو أكثر. يقوم الهوائي بإشعاع
قدرة الحقل الكهرطيسي في الإتجاه المار من العنصر الفعال باتجاه الموجهات،
لذلك فهو شديد الحساسية لقدرة الحقل الكهرطيسي الواردة في هذا الإتجاه
أيضاً. يزداد ربح هوائي ياغي بازدياد عدد الموجهات. كما يزداد طوله أيضاً
بإضافة المزيد من الموجهات. إليك فيما يلي صورة لهوائي من نوع ياغي يحتوي
على ستة موجهات وعاكس واحد.

شكل 4.9: هوائي ياغي.
تستخدم
هوائيات ياغي عادة في الوصلات بين نقطتين وتتمتع بربح يتراوح ما بين 10
إلى 20 ديسيبل آيزوتروبي وعرض مجال أفقي يتراوح ما بين 10 إلى 20 درجة.

الهوائي القرني Horn

يشتق هذا الهوائي تسميته من شكله المميز المتسع
تدريجياً، والذي يمكن أن يكون مربعاً، مستطيلاً، أسطوانياً أو مخروطياً.
يتحدد اتجاه الإشعاع الأعظمي بمحور هذا المخروط. يمكن تغذية هذا الهوائي
بالإشارة اللاسلكية بسهولة باستخدام دليل للموجة، كما يمكن تغذيته أيضاً
باستخدام سلك محوري مع تحويلة ملائمة. يستخدم هوائي القرن بكثرة كعنصر فعال
في الهوائي الطبقي حيث يتم في هذه الحالة توجيه القرن باتجاه مركز الطبق
العاكس. يؤدي استخدام هوائي القرن عند المركز البؤري للطبق عوضاً عن
الهوائي ثنائي القطب أو غيره من الهوائيات إلى تخفيض خسارة القدرة عند
أطراف الطبق العاكس. يمكن تصنيع هوائي قرني للعمل عند التردد 2.4 غيغاهرتز
باستخدام علبة كونسروة معدنية للحصول على ربح قد يصل حتى 10-15 ديسيبل
آيزوتروبي.

شكل 4.10: هوائي قرني مصنوع من علبة كونسروة معدنية.

هوائي طبق القطع المكافئ Parabolic dish

تعتبر الهوائيات التي تحتوي على عاكس على شكل قطع ناقص
أكثر أنواع الهوائيات الإتجاهية استخداماً عند الحاجة إلى قيم ربح عالية.
تتميز هذه الهوائيات بإمكانية تصنيعها للحصول على قيم عالية جداً للربح
والإتجاهية، في حين يتجلى أهم عيوبها في صعوبة تثبيت الأطباق الكبيرة عدا
عن أنها تتأثر بسهولة بالرياح القوية.
تصنع
الأطباق التي يقل قطرها عن 1 متر عادة من مواد معدنية مصمتة، ويستخدم
الألومنيوم بكثرة نظراً لخفة وزنه، متانته وناقليته الجيدة للتيار
الكهربائي. يزداد تأثير الرياح مع ازدياد حجم الطبق وسرعان ما يشكل مشكلة
حرجة. لقد تم تطوير الأطباق التي تصنع أسطحها العاكسة من شبكات معدنية
مفرّغة لتجاوز هذه المشكلة. على الرغم من ضعف نسبة الأمام للخلف في هذه
الهوائيات إلا أن استخدامها أكثر أمناً وتصنيعها أسهل. تستخدم المواد
التالية لتصنيع هذه الشبكات: النحاس، الألومنيوم، الفولاذ المغلفن والحديد.

شكل 4.11: هوائي طبق ذو سطح مصمت.

هوائي BiQuad

وهو هوائي سهل التصنيع يوفر إتجاهية جيدة وربحاً
معقولاً للوصلات بين نقطتين. يتألف هذا الهوائي من عنصر إرسال مؤلف من
مربعين متشابهين يبلغ حجم كل منهما ربع طول الموجة إضافة إلى صفيحة أو شبكة
معدنية تقوم بدور العاكس. يبلغ عرض مجال هذا الهوائي حوالي 70 درجة
ويتراوح ربحه ما بين 10-12 ديسيبل آيزوتروبي. يمكن استخدامه بشكل منفرد أو
كمغذٍ لطبق على شكل قطع مكافئ. يمكن تحديد استقطاب هذا الهوائي من خلال
النظر إلى المربعين من أمام الهوائي، إذا كان هذان المربعان متجاورين فإن
الهوائي ذو استقطاب شاقولي.

شكل 4.12: هوائي BiQuad.

هوائيات أخرى

هناك
الكثير من أنواع الهوائيات الأخرى كما يتم على الدوام تطوير أنواع جديدة
لتلائم التطورات التقنية.

الهوائيات القطاعية Sectoral:
وتستخدم بكثرة في البنى التحتية لشبكات الهواتف المحمولة ويتم تصنيعها عادة
بإضافة سطح عاكس لهوائي ثنائي القطب (أو أكثر). يمكن أن يصل عرض المجال
الأفقي لهذا النوع من الهوائيات حتى 180 درجة كحد أقصى و 60 درجة كحد أدنى،
في حين يكون عرض المجال الشاقولي أضيق بكثير. يمكن تصنيع هوائيات مركبة
باستخدام عدة هوائيات قطاعية لتغطية مجال أفقي أعرض (الهوائي متعدد
القطاعات multisectorial antenna).

هوائيات
الصفيحة Panel or patch: وتتألف من صفائح مسطحة تستخدم داخل الأبنية ويصل
ربحها حتى 20 ديسيبل آيزوتروبي

» اضغط على اسم العشبة و تعرف على اسرارها
» موضوع: ما هو الطب النبوي
» اجمل موضوع ستقراءه في حياتك
» موضوع: الحبة السوداء (حبة البركة)