هوائييُعدّ كسب الهوائي معيارًا بالغ الأهمية في أنظمة الاتصالات اللاسلكية، إذ يُحدّد قدرة الهوائي على توجيه أو تركيز طاقة الترددات الراديوية في اتجاه مُحدّد. يُحسّن كسب الهوائي العالي قوة الإشارة، ويُوسّع نطاق الاتصال، ويُعزّز أداء النظام بشكل عام. تستكشف هذه المقالة طرقًا عملية لزيادة كسب الهوائي، مع التركيز على مبادئ التصميم، وتقنيات التحسين، والتقنيات المُتقدّمة.
1. تحسين تصميم الهوائي
يرتبط كسب الهوائي ارتباطًا وثيقًا بتصميمه الفيزيائي. ومن أكثر الطرق فعالية لزيادة الكسب استخدام هوائي موجه، مثل هوائي ياغي-أودا، أو هوائي عاكس مكافئ، أو هوائي رقعي، حيث يركز هذا الهوائي الطاقة في اتجاه محدد بدلًا من بثها بشكل متساوٍ في جميع الاتجاهات. فعلى 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 بدورها ارتباطًا مباشرًا بحجمه الفيزيائي. تستطيع الهوائيات الأكبر حجمًا التقاط أو إشعاع طاقة أكبر، مما ينتج عنه كسب أعلى. على سبيل المثال، توفر هوائيات الطبق ذات الأقطار الأكبر كسبًا أعلى نظرًا لزيادة مساحة سطحها. مع ذلك، فإن هذا النهج محدود بقيود عملية كالمساحة والتكلفة.
3. استخدممصفوفات الهوائيات
تتكون مصفوفات الهوائيات من عدة هوائيات فردية مرتبة بتكوين محدد. ومن خلال دمج الإشارات من هذه العناصر، يمكن للمصفوفة تحقيق كسب وتوجيه أعلى. على سبيل المثال، تستخدم هوائيات المصفوفة الطورية تقنيات إزاحة الطور لتوجيه الحزمة إلكترونيًا، مما يوفر كسبًا عاليًا ومرونة في التوجيه.
RM-PA1075145-32
RM-PA7087-43
RM-SWA910-22
4. تحسين كفاءة التغذية
يلعب نظام التغذية، الذي ينقل الطاقة بين جهاز الإرسال/الاستقبال والهوائي، دورًا حاسمًا في تحديد الكسب. ويمكن تقليل فقد الطاقة وتحسين الكفاءة الإجمالية باستخدام مواد منخفضة الفقد وتحسين شبكة التغذية. فعلى سبيل المثال، يمكن للكابلات المحورية ذات التوهين المنخفض أو التغذية الموجية أن تعزز الأداء.
5. تقليل الخسائر
يمكن أن تؤدي الخسائر في نظام الهوائي، مثل الخسائر المقاومة والخسائر العازلة وعدم تطابق المعاوقة، إلى انخفاض كبير في الكسب. ويمكن التخفيف من هذه الخسائر باستخدام مواد عالية التوصيل (مثل النحاس أو الألومنيوم) لهيكل الهوائي ومواد عازلة منخفضة الخسائر للركائز. بالإضافة إلى ذلك، يضمن التوافق الأمثل للمعاوقة بين الهوائي وخط النقل زيادة نقل الطاقة إلى أقصى حد ورفع الكسب.
6. توظيف مراجعين ومديرين
في الهوائيات الاتجاهية مثل هوائيات ياغي-أودا، تُستخدم العواكس والموجهات لزيادة الكسب. توضع العواكس خلف العنصر المشع لإعادة توجيه الطاقة إلى الأمام، بينما توضع الموجهات في الأمام لتركيز الشعاع بشكل أكبر. ويمكن أن يؤدي التباعد والحجم المناسبان لهذه العناصر إلى تحسين الكسب والتوجيه بشكل ملحوظ.
خاتمة
يتطلب تحسين كسب الهوائي مزيجًا من التصميم الدقيق، واختيار المواد المناسبة، والتقنيات المتقدمة. فمن خلال تحسين البنية الفيزيائية للهوائي، وتقليل الفاقد، والاستفادة من تقنيات مثل مصفوفات الهوائيات وتشكيل الحزمة، يُمكن تحقيق تحسينات ملحوظة في الكسب وأداء النظام ككل. وتُعد هذه التحسينات ضرورية لتطبيقات متنوعة، بدءًا من الاتصالات اللاسلكية وصولًا إلى أنظمة الرادار والأقمار الصناعية.
لمعرفة المزيد عن الهوائيات، يرجى زيارة:
تاريخ النشر: 21 فبراير 2025
