انواع الهوائيات وخصائصها
(أنواع الهوائيات)
يعتبر الهوائى أهم جزء فى اجهزة الاتصالات (ارسال واستقبال) .
جميع الهوائيات تصنع على أساس طول الموجة , وأى هوائى يمكنه ان يلتقط أى موجه ولكن الاشارة المستلمة تكون ضعيفة جدآ لعدم تناسب الهوائى مع طول الموجى المستلم .الموجات الكهرومغناطيسية تنتشر فى الفضاء بسرعة الضؤ التى هى 3oo,oooooo متر ثانية , هى تغيرات تحدت فى دوائر الكهربائية والمغناطيسية فى اجهزة الاتصالات , ويوجد انواع كثيرة من الهوائيات تتفاوت ابعادها وأشكلها حسب نوع الاتصال وبالإمكان ايجاد الطول الموجى بعملية حسابية ألتالية
الطول الموجي (بالمتر) = سرعة الضوء / متر ثانية على التردد HZ/ثانية. هناك هوائيات سلكية ببساطتها وتركيبها حيت يمكن لأي سلك معدني ان يستخدم كهوائي ارسال واستقبال ولكن هنا يتطلب استخدم اسلاك بأشكال وأطوال مختلفة حتى نحصل على مواصفات محددة للهوائي. للهوائي معاملات عبرها تستطيع تحديد نوع الهوائي فى الارسال والاستقبال الاشارة وتعرف باسم ANTENNA PARAMATERS . وهى كالتالى :-
1- شكل الاشعاع RADIATION PATTERN
هو ما يعرف بنسق الاشعاع , وهو شكل الشعاع الخارج من الهوائي , حيت هذا الاشعاع له شكل معين واتجاه معين وبهذه الطريقه تستطيع تحديد اماكن استقبال الاشارة وخاصة المناطق الواقعة داخل هذا الشعاع الاشعاعي .
2- مقاومة الاشعاع RADIATION RESISTANCE
لكى يشع الهوائى الطاقة الواصله له من جهاز المرسل , يفترض وجود مقاومه للهوائى تعادل مقاومة الخرج للجهاز المرسل وتعرف هذه المقاومة بمقاومة البت ,عندما تكون مقاومة الاشعاع اكبر فى هذه الحالة تكون جودة الهوائى افضل ,وكلما زادت مقاومة الاشعاع زاد مقدار الهوائي على ارسال الاشارة الى مسافات بعيده.
3- التــــكبـيــر GAIN
هى مقياس لقدرة الهوائي على تكبير طاقة البت (الخارجة) منه فى مساحة اقل , ولكن اذا كبرت هذه الطاقة فى مساحه معينة زادت جودة الاشارة فى تلك المنطقة .
4- النطاق BROAD BAND
هو مقياس لمدى الترددات التى يستطيع الهوائي ان يرسلها او يستقبلها لان لكل هوائي مدى معين يقوم بحسابه المصنعون.
5- مقاومة الدخل IN PUT IMPEDANCE
هى مقياس قيمه المقاومة الداخلية للهوائي , حيت من المفروض ان تكون تلك القيمة مساوية لقيمة معاوقة الخرج للكبل المستخدم فى نقل الاشارة للهوائي , حتى يتم نقل اكبر طاقة ممكنة الاشارة. الكابلات المتوافرة فى الاسواق غالبا لها مقاومات 50 OHM,75 OHM AND 300 OHM.
6 القطبية POLARIZATION
هو تحديد اتجاه الهوائي فى الارسال والاستقبال , بحيث يكون هوائي الارسال والاستقبال بنفس القطبية حتى يتم استقبال الاشارة بشكل جيد , فمثلا –
القطبية الافقية HOROZINTAL.
القطبية الراسية . VERTICAL.
القطبية الدائرية. CIRCUILAR.
انــــواع الهــــوائيـــــات
هناك عدة انواع من هوائيات تتفاوت ابعداها وإشكالها بشكل كبير جدآ حسب نوع نظام الاتصالات ومنها :-
يعتبر الاكثر الانواع انتشارا ,فهو عبارة عن سلكيين من مادة النحاس او الالولينوم مستقمين ,حيت يتم ثغدية كل من اطرفهمآ عن طريق كيبل مزدوج بحيت يكون طول سلك يساوى ربع طول الموجى ,حيت يكون طول السلكين مساويا لنصف طول الموجة يؤدى هذا الى استقبال افضل وإرسال اكبر طاقة من الاشارة .
هو شبيه بالهوائي القطبي , حيت يثم ثني سلك بطول
(اطول قليلا) من طول الموجة .. ويثم ربط خط النقل بمنتصف احد الضلعي المستطيل , حيت يؤدى ذلك الى زيادة التيار المار فى الهوائي الى ضعف مما يؤدي الى ارتفع طاقة الارسال والاستلام , ويستخدم فى الاتصالات اللاسلكية وفى هوائي التلفزيون .
هو يشبه الهوائي ثنائي القطبي ولكن تستخدم فيه سلك واحد فقط , بحيث يكون مساويا لربع طول الموجة , وللاهميتة يستخدم بكثرة فى اجهزة الاتصالات اللاسلكية لان الشعاع الخارج منه يكون موازيا لسطح الارض هذا يؤذي الى تغطية مسافة معينة , يستخدم فى سيارات الاسعاف والشرطة .
يعتبر هذا النوع من الهوائي من ابسط انواع الهوائيات المصفوفة لاستقبال الاشارات ألتلفزيونية ويعود تسميته باسم باغي نسبة للشخص المخترع .
يتكون هذا الهوائي من ثلاثة عناصر وهي :-
1-THE REFLECTOR –REFL .
2-THE DRIVER ELEMENT – DE
3-THE DIRECTORS- DIR
بحيث مع الدايبول عدة اسلاك تعرف بالعكس وإذا كان اقصر يعرف بموجه , بحيث يقوم العاكس بعكس الاشارة على الدايبول , ويقوم الموجه بتركيز الاشارة على الديبول وذلك لتحسين كفاءة الاستقبال .
عبارة عن طبق معدني يقوم بعكس الاشارة وتجميعها على البؤرة حيث يوجد عنصر الارسال والاستقبال .
تستخدم الهوائيات الطبقية ( الصحن) فى معظم الانظمة التى تعمل كأنظمة الميكروييف , والأنظمة الاقمار الصناعية حيث تتراوح اقطار الصحون المستخدمة فى هذه الانظمة عدة عشرات من السنتمترات , مثل الصحون المستخدمة فى التقاط الاشارات التلفزيونية من الاقمار الصناعية .
• الهوائي الشريطي MICRO STRIP ANT:
عبارة عن شريط صغير الحجم ومصنوع من مادة مواصلة , حيث يتم وضعة على دائرة الالكترونية للأجهزة الاتصالات الالكترونية, ذلك لصغر حجمه وخفة وزنه , ويستخدم بكثرة داخل الاحهزة الموبايل .
عبارة عن هوائي على شكل مخروطي يشبه البوق مصنوع من مادة معدنية , حيث يتم وضع بداخلة دوائر الارسال والاستقبال , حيث يقوم هذا البوق بتركيز الاشارة وإعادة ارسالها الى مدى اكبر وهو يستخدم في الترددات العالية .
عبارة عن سلك ملفوف بطريقة حلزونية – ومميز هذا الهوائي ان له القدرة على ارسال واستقبال للإشارة لمسافات بعيدة .
هي وحدة التوافقية للهوائي بحيث تعمل على تغير مقاومة الهوائي وذلك بتغير التردد , وتعمل هذه الوحدة فى خلق قوة مرتدة من الهوائي الى جهاز الارسال حيث هذه القوة قد تسبب عطب فى الارسال والاستقبال , ولتفادى ذلك حيت يتم وضع هذه الوحدة التوافقية لتوفير المقاومة المناسبة يراها المرسل , مهما تغيرت مقاومة الهوائي بتغير التردد وتكون بدلك الحماية لجهاز المرسل من أي عطب, وهي تعمل مع كثير من الترددات ولكن هناك بعض الاجهزة مبرمجة معها وحدة التوافقية حيت تقوم اليأ بالعمل اذا تغيرت التردد .
ملاحظات هامة يجب مراعاتها عن العمل مع الهوائيات :-
1- وضع الهوائي بعيدا عن الاماكن التي يرتادها الناس .
2- يجب تثبيت الهوائي فى مكان مرتفع , وبعيدا عن خطوط الكهرباء والهوائيات الاخرى .
3- عدم العمل مع الهوائي اتناء البت منه .
4- تفقد الهوائي بشكل دوري للتأكد من الهوائي وجميع التوصيلات .
كثيرا منا يرغب أن يجعل شبكته اللاسلكية محطة بث كي يتمكن من الإتصال بها وهو خارج المنزل ليتجول بحاسبة المحمول في القرية التي يسكن فيها. أوقد يرغب بإنشاء شبكة تتيح له الإتصال هو وجميع أصدقائه المتواجدين في نفس القرية بغض النظر عن المسافة بين المنازل. ولربما تكون يوماً من الايام مهندس شبكات وتطلب منك المؤسسة ربط فروعها المتباعدة بالشبكة لاسلكياً . وقد تكون المسافة بين كل فرع وأخر لا تقل عن 7 كيلو متر.
هنالك هوائيات للبث الداخلي (Indoor) وهوائيات للبث الخارجي (Outdoor) إلا أننا سنتحدث هنا عن النوع الثاني لأهميته :
النوع الأول: Omni-directional
هذا النواع من الهوائيات هو من أكثر الأنواع شيوعاً وذلك لقدرته على البث بشكل حلقي أي 360 درجة وذلك بتوزيع طاقته على كل الإتجاهات بشكل متساوي. وفي هذه الحالة يكون البث بالإتجاه الأفقي (Horizontal) . وأيضاً يمكن تركيز طاقة هذا الهوائي في إتجاهين متعاكسين وذلك عندما يكون البث بالإتجاه العمودي (Vertical) حيث يمكنك التلاعب بالإعدادت من خلال الـ Access Point المركب عليها الهوائي . والمخطط التالي يظهر البث في الحالتين :
هذا الهوائي يستخدم للبث للمباني المجاورة المتوزعة في جميع الإتجاهات . ولكن ما يعيب هذا النوع من الهوائيات ، أن قوة البث تتناقص كلما إبتعدنا وينعدم في المنطقة السفلى المباشرة. كذلك يعطينا هذا الهوائي مسافة بث أقل من 11 كيلو متر وذلك إعتماداً على قوة الـ Access Point المركب عليه وكذلك العوائق المجاورة من أشجار وغيرها.
النوع الثاني : Sector Antenaa
هذا النوع من الهوائيات يتميز بتركيز البث في منطقة معينة وإلى الإتجاه المطلوب . وهذا يعني أن هذا الهوائي يعطي مسافة بث بعيدة وذلك إعتماداً على زاوية بثه. فيأتي بزاويا مختلفة وهي 120 درجة و 90 درجة و 60 درجة . فكلما قلت زاوية البث كانت مسافة البث أكبر وسرعة نقل البيانات أكثر كون الإشارة أكثر تركيزاً. فكثيراً ما نرى هذا النوع من الهوائيات يستخدم من قبل شركات الإتصال لتقوية إشارة الـ GSM . ولكن النوع المستخدم هنا يختلف عن المستخدم في الشبكات اللاسلكية كون التردد المستخدم في الشبكات اللاسلكية أما 2.4GHz او 5GHz .
ما يعيب هذا النوع من الهوائيات زاوية بثه الضيقة ، حيث يتطلب منك 3 أو 4 هوائيات للبث بجميع الإتجاهات وذلك إعتماداً على زاوية بث كل واحد لتشكل حلقة بث أي 360درجة.
النوع الثالث : Directional Antennas
يندرج أسفل هذا النوع عدة أنواع كما هو ظاهر على الصورة :
إن هوائيات البث المباشر (Directional Antennas) تستخدم للبث بشكل مباشر ومركز من نقطة إلى نقطة. على سبيل المثال (شركتان تبعدان عن بعضهما 10 كيلو مربوطتان بشبكة لاسلكية ) أو في بعض الأحيان من نقطة إلى عدة نقاط مثل (فروع الجامعة مرتبطة بفرع واحد لاسلكياً) . ومن هنا يتضع أننا نستخدم هذا النوع من الهوائيات للربط الشبكات المتباعدة عن بعضها لاسلكياً كما هو موضح بالصورة التالية:
حيث تعطيك هذه الهوائيات مسافة ربط بعيدة تصل إلى 27 كيلو متر او أكثر وسرعة نقل بيانات عالية. والجدير بذكر هنا ، أن هذه الهوائيات تأخذ أشكالاً مقاربة لبعضها كما أن زوايا بثها ضيقة جداً مما يدل على أنها مركزة الإشارة.
إن من أهم الأشياء للتعامل مع هذه الهوائيات ، هو أن عند تركيب هذه الهوائيات يتوجب علينا أن نضبط المحاذاة جيداً بين كل نقطة ونقطة أخرى حتى نحصل على مسافة ربط بعيدة وسرعة نقل عالية في نفس الوقت وذلك بسبب ضيق زاوية بث هذه الهوائيات كما ذكرنا سلفاً.
وخلاصة لهذا الموضوع بعد أن تعرفنا على أنواع الهوائيات ، لابد أن نقدم لك بعض النصائح قبل شراء هوائي :
1. لابد أن تحدد المسافة المراد تغطيتها .
2. لابد أن تحدد ما إذا كنت أن تبث في إتجاه واحد أو عدة إتجاهات .
3. لابد أن تأخذ بعين الإعتبار ما إذا كان الـ Access Point الخاص بك قادر على إعطاء طاقة لهذا الهوائي ليعمل بكفاءة أم لا.
4. يجب أن تعرف ما اذا كانت أجهزة الإستقبال والـ Access Point تدعم تردد 2.4GHzام 5Ghz ثم تختار تردد الهوائي .
5. يجب أن تحدد ما أذا كنت تريد البث في منطقة داخلية أم أنك بحاجة لهوائي(Outdoor) للبث في منطقة خارجية.
6. يجب أن تنتبه أن العوائق (الأشجار ، المباني ، الجبال ….الخ) أحد الأسباب الرئيسية التي تقلص مسافة البث ، لذا أختر نوع الهوائي الذي يعطي مسافة بث أبعد أذا كانت المنطقة بها عوائق .
2. لابد أن تحدد ما إذا كنت أن تبث في إتجاه واحد أو عدة إتجاهات .
3. لابد أن تأخذ بعين الإعتبار ما إذا كان الـ Access Point الخاص بك قادر على إعطاء طاقة لهذا الهوائي ليعمل بكفاءة أم لا.
4. يجب أن تعرف ما اذا كانت أجهزة الإستقبال والـ Access Point تدعم تردد 2.4GHzام 5Ghz ثم تختار تردد الهوائي .
5. يجب أن تحدد ما أذا كنت تريد البث في منطقة داخلية أم أنك بحاجة لهوائي(Outdoor) للبث في منطقة خارجية.
6. يجب أن تنتبه أن العوائق (الأشجار ، المباني ، الجبال ….الخ) أحد الأسباب الرئيسية التي تقلص مسافة البث ، لذا أختر نوع الهوائي الذي يعطي مسافة بث أبعد أذا كانت المنطقة بها عوائق .
