يشير كسب الهوائي إلى كسب القدرة المشعة للهوائي في اتجاه محدد مقارنةً بهوائي مثالي ذي مصدر نقطي. وهو يمثل قدرة الهوائي على الإشعاع في ذلك الاتجاه، أي كفاءة استقبال أو إرسال الإشارة. كلما زاد كسب الهوائي، كان أداؤه أفضل في ذلك الاتجاه، وبالتالي يستطيع استقبال أو إرسال الإشارات بكفاءة أعلى. يُقاس كسب الهوائي عادةً بالديسيبل (dB)، وهو أحد المؤشرات المهمة لتقييم أداء الهوائي.
بعد ذلك، سأشرح لكم المبادئ الأساسية لكسب الهوائي وكيفية حساب كسب الهوائي، وما إلى ذلك.
1. مبدأ كسب الهوائي
نظريًا، يُعرَّف كسب الهوائي بأنه نسبة كثافة قدرة الإشارة الناتجة عن الهوائي الفعلي إلى كثافة قدرة الإشارة الناتجة عن هوائي المصدر النقطي المثالي عند موضع معين في الفضاء، وذلك عند نفس قدرة الإدخال. وقد ذُكر هنا مفهوم هوائي المصدر النقطي. فما هو؟ هو في الواقع هوائي يُفترض أنه يُصدر إشارات بشكل منتظم، ويكون نمط إشعاعه عبارة عن كرة منتشرة بشكل منتظم. في الواقع، تمتلك الهوائيات اتجاهات كسب إشعاع (يُشار إليها فيما يلي بأسطح الإشعاع). تكون الإشارة على سطح الإشعاع أقوى من قيمة إشعاع هوائي المصدر النقطي النظري، بينما يضعف إشعاع الإشارة في الاتجاهات الأخرى. وتُمثل المقارنة بين القيمة الفعلية والقيمة النظرية هنا كسب الهوائي.
تُظهر الصورةRM-SGHA42-10نموذج المنتج - الحصول على البيانات
تجدر الإشارة إلى أن الهوائيات السلبية الشائعة الاستخدام لا تُحسّن قدرة الإرسال فحسب، بل تستهلكها أيضًا. ويُعزى سبب اعتبارها ذات كسب إلى أنها تُضحّي بالاتجاهات الأخرى، وتُركّز الإشعاع، وتُحسّن معدل استخدام الإشارة.
2. حساب كسب الهوائي
يمثل كسب الهوائي في الواقع درجة تركيز إشعاع الطاقة اللاسلكية، لذا فهو يرتبط ارتباطًا وثيقًا بنمط إشعاع الهوائي. ويُفهم عمومًا أنه كلما كان الفص الرئيسي أضيق والفصوص الجانبية أصغر في نمط إشعاع الهوائي، زاد الكسب. فكيف يُحسب كسب الهوائي؟ بالنسبة للهوائي العادي، يمكن استخدام الصيغة G (dBi) = 10Lg {32000/(2θ3dB, E × 2θ3dB, H)} لتقدير كسبه.
2θ3dB, E و 2θ3dB, H هما عرض حزمة الهوائي على المستويين الرئيسيين على التوالي؛ 32000 هي البيانات التجريبية الإحصائية.
ماذا يعني ذلك إذا كان جهاز إرسال لاسلكي بقدرة 100 ميغاواط مزودًا بهوائي ذي كسب +3 ديسيبل؟ أولًا، حوّل قدرة الإرسال إلى كسب الإشارة بالديسيبل. طريقة الحساب هي:
100 ميغاواط = 10 إلكترون فولت = 20 ديسيبل ميلي واط
ثم احسب إجمالي قدرة الإرسال، والتي تساوي مجموع قدرة الإرسال وكسب الهوائي. طريقة الحساب كالتالي:
20 ديسيبل + 3 ديسيبل = 23 ديسيبل
وأخيرًا، يتم إعادة حساب طاقة الإرسال المكافئة على النحو التالي:
10^(23/10)≈200 ميغاواط
بمعنى آخر، يمكن لهوائي ذي كسب +3 ديسيبل أن يضاعف طاقة الإرسال المكافئة.
3. هوائيات ذات كسب مشترك
هوائيات أجهزة التوجيه اللاسلكية الشائعة لدينا هي هوائيات متعددة الاتجاهات. يقع سطح إشعاعها على المستوى الأفقي العمودي على الهوائي، حيث يكون كسب الإشعاع في أعلى مستوياته، بينما يضعف الإشعاع بشكل كبير فوق قمة الهوائي وتحت قاعدته. يشبه الأمر إلى حد ما أخذ مضرب إشارة وتسطيحه قليلاً.
إن كسب الهوائي هو مجرد "تشكيل" للإشارة، ويشير حجم الكسب إلى معدل استخدام الإشارة.
يوجد أيضًا هوائي لوحي شائع، وهو عادةً هوائي اتجاهي. يتركز سطح إشعاعه في المنطقة المروحية الشكل أمام اللوحة مباشرةً، بينما تضعف الإشارات في المناطق الأخرى تمامًا. يشبه الأمر إلى حد ما إضافة غطاء كاشف لمصباح كهربائي.
باختصار، تتميز الهوائيات عالية الكسب بمدى أطول وجودة إشارة أفضل، لكنها تُضحي بالإشعاع في اتجاهات محددة (عادةً ما تكون اتجاهات مهدرة). أما الهوائيات منخفضة الكسب، فتتميز عمومًا بمدى اتجاهي واسع، لكن مداها قصير. عند خروج المنتجات اللاسلكية من المصنع، يقوم المصنّعون عادةً بضبطها وفقًا لسيناريوهات الاستخدام.
أود أن أوصي ببعض منتجات الهوائيات الأخرى ذات الكسب الجيد للجميع:
RM-BDHA056-11 (0.5-6 جيجاهرتز)
RM-DCPHA105145-20أ (10.5-14.5 جيجاهرتز)
RM-SGHA28-10 (26.5-40 جيجاهرتز)
تاريخ النشر: 26 أبريل 2024
