من بين تقنيات الاتصالات اللاسلكية، تُعدّ العلاقة بين جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي وهوائي نظام تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID) هي الأكثر خصوصية. في عائلة تحديد الهوية بموجات الراديو، تُعد الهوائيات وتقنية تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID) عنصرين متساويين في الأهمية. وترتبط تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID) والهوائيات ببعضهما البعض ولا يمكن فصلهما. سواءً كان قارئًا أو علامة تحديد الهوية بموجات الراديو، أو تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو عالية التردد أو تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو فائقة التردد، فإنهما لا ينفصلان عن...هوائي.
تقنية تحديد الترددات الراديوية (RFID)هوائيهو مُحوِّل يُحوِّل الموجات المُوجَّهة المنتشرة على خط نقل إلى موجات كهرومغناطيسية تنتشر في وسط غير مُحدَّد (عادةً ما يكون فضاءً حرًا)، أو العكس. الهوائي مُكوِّن من مُكوِّنات جهاز الراديو يُستخدم لإرسال أو استقبال الموجات الكهرومغناطيسية. تُنقل طاقة إشارة التردد اللاسلكي الصادرة من مُرسِل الراديو إلى الهوائي عبر وحدة التغذية (الكابل)، ويُشعّها الهوائي على شكل موجات كهرومغناطيسية. بعد وصول الموجة الكهرومغناطيسية إلى موقع الاستقبال، يستقبلها الهوائي (حيث لا يُستقبل سوى جزء صغير من الطاقة) ويُرسَل إلى مُستقبِل الراديو عبر وحدة التغذية، كما هو مُوضَّح في الشكل أدناه.
مبدأ إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية من هوائيات RFID
عندما يحمل سلك تيارًا مترددًا، فإنه يشع موجات كهرومغناطيسية، وترتبط قدرته الإشعاعية بطول السلك وشكله. إذا كانت المسافة بين السلكين قريبة جدًا، فإن المجال الكهربائي يرتبط بينهما، وبالتالي يكون الإشعاع ضعيفًا جدًا؛ عندما يتباعد السلكان، ينتشر المجال الكهربائي في الفضاء المحيط، وبالتالي يتم تعزيز الإشعاع. عندما يكون طول السلك أصغر بكثير من طول موجة الموجة الكهرومغناطيسية المشعة، يكون الإشعاع ضعيفًا جدًا؛ عندما يكون طول السلك مقاربًا لطول موجة الموجة الكهرومغناطيسية المشعة، يزداد التيار على السلك بشكل كبير، مما يشكل إشعاعًا أقوى. يُطلق على السلك المستقيم المذكور أعلاه والذي يمكنه إنتاج إشعاع كبير عادةً اسم المذبذب، والمذبذب هو هوائي بسيط.
كلما زاد طول موجة الموجات الكهرومغناطيسية، زاد حجم الهوائي. وكلما زادت الطاقة المطلوبة للإشعاع، زاد حجم الهوائي.
اتجاهية هوائي RFID
الموجات الكهرومغناطيسية التي يشعها الهوائي اتجاهية. في الطرف المرسل، تشير الاتجاهية إلى قدرة الهوائي على إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية في اتجاه معين. أما في الطرف المستقبل، فتعني قدرة الهوائي على استقبال الموجات الكهرومغناطيسية من اتجاهات مختلفة. يُمثل مخطط الدالة بين خصائص إشعاع الهوائي والإحداثيات المكانية نمط الهوائي. يمكن من خلال تحليل نمط الهوائي تحليل خصائص إشعاعه، أي قدرته على إرسال (أو استقبال) الموجات الكهرومغناطيسية في جميع الاتجاهات في الفضاء. عادةً ما تُمثل اتجاهية الهوائي بمنحنيات على المستويين الرأسي والأفقي، والتي تمثل قوة الموجات الكهرومغناطيسية المشعة (أو المستقبلة) في اتجاهات مختلفة.
من خلال إجراء تغييرات مناسبة على الهيكل الداخلي للهوائي، يمكن تغيير اتجاه الهوائي، وبالتالي تشكيل أنواع مختلفة من الهوائيات ذات خصائص مختلفة.
كسب هوائي RFID
يصف كسب الهوائي كميًا مدى تركيز طاقة الدخل التي يشعها الهوائي. من منظور النمط، كلما كان الفص الرئيسي أضيق، كان الفص الجانبي أصغر، وكان الكسب أعلى. في الهندسة، يُستخدم كسب الهوائي لقياس قدرة الهوائي على إرسال واستقبال الإشارات في اتجاه محدد. يمكن أن تؤدي زيادة الكسب إلى زيادة تغطية الشبكة في اتجاه معين، أو زيادة هامش الكسب ضمن نطاق معين. في نفس الظروف، كلما زاد الكسب، اتسع نطاق انتشار الموجة الراديوية.
تصنيف هوائيات RFID
هوائي ثنائي القطب: يُسمى أيضًا هوائي ثنائي القطب المتماثل، ويتكون من سلكين مستقيمين متساويي السُمك والطول، مُرتبين في خط مستقيم. تُغذى الإشارة من طرفي الهوائي في المنتصف، ويتولد توزيع تيار مُحدد على ذراعي الهوائي. يُثير هذا التوزيع مجالًا كهرومغناطيسيًا في الفراغ المحيط بالهوائي.
هوائي الملف: يُعدّ من أكثر الهوائيات استخدامًا في أنظمة تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID). عادةً ما يُصنع من أسلاك ملفوفة في هياكل دائرية أو مستطيلة لتمكينه من استقبال وإرسال الإشارات الكهرومغناطيسية.
هوائي ترددات الراديو المقترن بالحث: يُستخدم هذا الهوائي عادةً للتواصل بين قارئات RFID وعلامات RFID. يرتبطان عبر مجال مغناطيسي مشترك. عادةً ما تكون هذه الهوائيات حلزونية الشكل لإنشاء مجال مغناطيسي مشترك بين قارئ RFID وعلامة RFID.
هوائي رقعة شريطية دقيقة: عادةً ما يكون طبقة معدنية رقيقة مثبتة على سطح الأرض. يتميز هذا الهوائي بخفة وزنه وصغر حجمه ودقته. يمكن إنتاج وحدة التغذية والشبكة المطابقة في نفس وقت إنتاج الهوائي، وهي مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بنظام الاتصالات. تُدمج الدوائر المطبوعة معًا، ويمكن تصنيع الرقع باستخدام عمليات الطباعة الضوئية، وهي منخفضة التكلفة وسهلة الإنتاج بكميات كبيرة.
هوائي ياغي: هوائي اتجاهي يتكون من ثنائيي قطب نصف موجيين أو أكثر. يُستخدم غالبًا لتعزيز قوة الإشارة أو لإجراء اتصالات لاسلكية اتجاهية.
هوائي ذو تجويف خلفي: هو هوائي يوضع فيه الهوائي والمُغذي في تجويف خلفي واحد. يُستخدم هذا النوع عادةً في أنظمة تحديد الترددات الراديوية (RFID) عالية التردد، ويوفر جودة إشارة واستقرارًا ممتازين.
هوائي خطي ميكروستريب: هوائي صغير ورفيع، يُستخدم عادةً في الأجهزة الصغيرة مثل الهواتف المحمولة وعلامات تحديد الترددات الراديوية (RFID). وهو مصنوع من خطوط ميكروستريب توفر أداءً جيدًا بحجم أصغر.
هوائي حلزونيهوائي قادر على استقبال وإرسال موجات كهرومغناطيسية مستقطبة دائريًا. يُصنع عادةً من سلك معدني أو صفائح معدنية، وله هيكل حلزوني واحد أو أكثر.
هناك أنواع عديدة من الهوائيات تُستخدم في مختلف الظروف، مثل الترددات المختلفة، والأغراض المختلفة، والمناسبات المختلفة، والمتطلبات المختلفة. لكل نوع من الهوائيات خصائصه الفريدة وظروف استخدامه. عند اختيار هوائي RFID المناسب، يجب مراعاة متطلبات التطبيق الفعلية والظروف البيئية.
لمعرفة المزيد عن الهوائيات، يرجى زيارة:
الهاتف: 0086-028-82695327
وقت النشر: ١٥ مايو ٢٠٢٤
