هوائييُعدّ الكسب معيارًا أساسيًا في أنظمة الاتصالات اللاسلكية، إذ يُحدد قدرة الهوائي على توجيه أو تركيز طاقة الترددات الراديوية في اتجاه مُحدد. يُحسّن الكسب الأعلى للهوائي قوة الإشارة، ويُوسّع نطاق الاتصال، ويُحسّن الأداء العام للنظام. تستكشف هذه المقالة أساليب عملية لزيادة كسب الهوائي، مُركزةً على مبادئ التصميم، وتقنيات التحسين، والتقنيات المُتقدمة.
1. تحسين تصميم الهوائي
يرتبط كسب الهوائي ارتباطًا وثيقًا بتصميمه المادي. ومن أكثر الطرق فعالية لزيادة الكسب استخدام هوائي اتجاهي، مثل هوائي ياغي-أودا، أو عاكس مكافئ، أو هوائي رقعة، حيث يُركز الطاقة في اتجاه محدد بدلًا من إشعاعها بشكل موحد في جميع الاتجاهات. على سبيل المثال، تحقق هوائيات العاكس المكافئ كسبًا عاليًا من خلال تركيز الإشارات عند نقطة التركيز، مما يجعلها مثالية للاتصالات بعيدة المدى.
2. زيادة حجم الهوائي
يتناسب كسب الهوائي طرديًا مع فتحته الفعالة، والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بحجمه المادي. تستطيع الهوائيات الأكبر التقاط أو إشعاع طاقة أكبر، مما يؤدي إلى كسب أعلى. على سبيل المثال، توفر هوائيات الأطباق ذات الأقطار الأكبر كسبًا أعلى نظرًا لمساحة سطحها الأكبر. ومع ذلك، فإن هذا النهج محدود بقيود عملية مثل المساحة والتكلفة.
3. استخدممصفوفات الهوائي
تتكون مصفوفات الهوائيات من عدة هوائيات فردية مرتبة بتكوين محدد. بدمج إشارات هذه العناصر، يمكن للمصفوفة تحقيق كسب واتجاهية أعلى. على سبيل المثال، تستخدم هوائيات المصفوفات الطورية تقنيات إزاحة الطور لتوجيه الشعاع إلكترونيًا، مما يوفر كسبًا عاليًا ومرونة في الاتجاه.
RM-PA1075145-32
RM-PA7087-43
RM-SWA910-22
4. تحسين كفاءة التغذية
يلعب نظام التغذية، الذي ينقل الطاقة بين المرسل/المستقبل والهوائي، دورًا حاسمًا في تحديد الكسب. ويمكن أن يؤدي استخدام مواد منخفضة الفقد وتحسين شبكة التغذية إلى تقليل فقد الطاقة وتحسين الكفاءة الكلية. على سبيل المثال، يمكن أن تُحسّن الكابلات المحورية ذات التوهين المنخفض أو تغذية الدليل الموجي الأداء.
5. تقليل الخسائر
يمكن أن تُقلل الخسائر في نظام الهوائي، مثل خسائر المقاومة، وخسائر العوازل، وعدم تطابق المعاوقة، من الكسب بشكل كبير. ويمكن التخفيف من هذه الخسائر باستخدام مواد عالية التوصيل (مثل النحاس أو الألومنيوم) في هيكل الهوائي، ومواد عازلة منخفضة الفقد للركائز. كما أن ضمان تطابق المعاوقة المناسب بين الهوائي وخط النقل يُحسّن نقل الطاقة ويزيد من الكسب.
6. توظيف العاكسين والمخرجين
في الهوائيات الاتجاهية، مثل هوائيات ياغي-أودا، تُستخدم العاكسات والموجهات لتعزيز الكسب. توضع العاكسات خلف العنصر المُشعّ لإعادة توجيه الطاقة للأمام، بينما توضع الموجهات في المقدمة لزيادة تركيز الشعاع. يُحسّن توزيع هذه العناصر وحجمها بشكل صحيح الكسب والاتجاهية بشكل ملحوظ.
خاتمة
يتطلب تحسين كسب الهوائي مزيجًا من التصميم الدقيق واختيار المواد والتقنيات المتقدمة. من خلال تحسين البنية المادية للهوائي، وتقليل الخسائر، والاستفادة من تقنيات مثل مصفوفات الهوائيات وتشكيل الشعاع، يُمكن تحقيق تحسينات كبيرة في الكسب والأداء العام للنظام. تُعد هذه التحسينات أساسية لتطبيقات تتراوح من الاتصالات اللاسلكية إلى أنظمة الرادار والأقمار الصناعية.
لمعرفة المزيد عن الهوائيات، يرجى زيارة:
وقت النشر: ٢١ فبراير ٢٠٢٥
