استكمالاً للمناقشة السابقة، على الرغم من أن الهوائيات تأتي بأشكال وأنواع متنوعة، إلا أنه يمكن تصنيفها بشكل عام بناءً على أوجه التشابه.
حسب الطول الموجي: هوائيات الموجات المتوسطة، هوائيات الموجات القصيرة، هوائيات الموجات القصيرة جدًا، هوائيات الميكروويف...
حسب الأداء: هوائيات عالية الكسب، هوائيات متوسطة الكسب...
حسب الاتجاهية: هوائيات متعددة الاتجاهات، هوائيات اتجاهية، هوائيات قطاعية...
حسب التطبيق: هوائيات المحطات الأساسية، هوائيات التلفزيون، هوائيات الرادار، هوائيات الراديو...
حسب التركيب: هوائيات سلكية،هوائيات مستوية...
حسب نوع النظام: هوائيات أحادية العنصر، مصفوفات الهوائيات...
سنركز اليوم على مناقشة هوائيات محطات البث.
تُعدّ هوائيات محطات البثّ جزءًا أساسيًا من نظام هوائيات محطات البثّ، وهي عنصرٌ هامٌ في نظام الاتصالات المتنقلة. تُقسّم هوائيات محطات البثّ عمومًا إلى هوائيات داخلية وخارجية. تشمل الهوائيات الداخلية عادةً هوائيات السقف متعددة الاتجاهات وهوائيات الجدران الموجهة. سنركز على الهوائيات الخارجية، والتي تُقسّم بدورها إلى نوعين: متعددة الاتجاهات وموجهة. تُقسّم الهوائيات الموجهة بدورها إلى هوائيات أحادية الاستقطاب موجهة وهوائيات ثنائية الاستقطاب موجهة. ما هو الاستقطاب؟ لا تقلق، سنتناوله لاحقًا. لنبدأ أولًا بالحديث عن الهوائيات متعددة الاتجاهات والموجهة. كما يوحي الاسم، يُرسل الهوائي متعدد الاتجاهات ويستقبل الإشارات في جميع الاتجاهات، بينما يُرسل الهوائي الموجه ويستقبل الإشارات في اتجاه محدد.
تبدو الهوائيات الخارجية متعددة الاتجاهات على هذا النحو:
هو في الأساس قضيب، بعضها سميك والبعض الآخر رفيع.
بالمقارنة مع الهوائيات متعددة الاتجاهات، فإن الهوائيات الاتجاهية هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في التطبيقات العملية.
في معظم الأحيان، يبدو وكأنه لوحة مسطحة، ولهذا السبب يُطلق عليه اسم هوائي اللوحة.
يتكون الهوائي المستوي بشكل أساسي من الأجزاء التالية:
عنصر مشع (ثنائي القطب)
عاكس (لوحة القاعدة)
شبكة توزيع الطاقة (شبكة التغذية)
التغليف والحماية (غطاء هوائي)
رأينا سابقاً تلك العناصر المشعة ذات الشكل الغريب، وهي في الواقع عناصر إشعاع هوائيات محطات البث. هل لاحظتم أن زوايا هذه العناصر المشعة تتبع نمطاً معيناً: إما على شكل علامة "+" أو على شكل علامة "×"؟
هذا ما أشرنا إليه سابقاً باسم "الاستقطاب".
عندما تنتشر الموجات الراديوية في الفضاء، يتغير اتجاه مجالها الكهربائي وفقًا لنمط معين؛ وتسمى هذه الظاهرة استقطاب الموجات الراديوية.
إذا كان اتجاه المجال الكهربائي لموجة كهرومغناطيسية عموديًا على الأرض، فإنها تُسمى موجة مستقطبة رأسيًا. وبالمثل، إذا كان موازيًا للأرض، فإنها تُسمى موجة مستقطبة أفقيًا. إضافةً إلى ذلك، توجد أيضًا استقطابات بزاوية ±45°.
علاوة على ذلك، يمكن أن يكون اتجاه المجال الكهربائي دوارًا حلزونيًا، وهو ما يسمى موجة مستقطبة إهليلجيًا.
الاستقطاب المزدوج يعني دمج عنصرين هوائيين داخل وحدة واحدة، مما يشكل موجتين مستقلتين.
يُمكن استخدام هوائيات ثنائية الاستقطاب لتقليل عدد الهوائيات اللازمة لتغطية شبكة الهاتف المحمول، وتخفيض متطلبات تركيب الهوائيات، وبالتالي خفض التكاليف، مع ضمان تغطية فعّالة. باختصار، تُقدّم هذه التقنية العديد من المزايا.
نواصل مناقشتنا حول الهوائيات متعددة الاتجاهات والهوائيات الموجهة.
لماذا تستطيع الهوائيات الاتجاهية التحكم في اتجاه إشعاع الإشارة؟
لنلقِ نظرة على الرسم التخطيطي أولاً:
يُطلق على هذا النوع من المخططات اسم نمط إشعاع الهوائي.
لأن الفضاء ثلاثي الأبعاد، فإن هذه الرؤية من الأعلى إلى الأسفل والرؤية من الأمام إلى الخلف توفر طريقة أوضح وأكثر سهولة لمراقبة توزيع شدة إشعاع الهوائي.
الصورة أعلاه هي أيضًا نمط إشعاع هوائي ينتجه زوج من ثنائيات الأقطاب المتناظرة بنصف موجة، ويشبه إلى حد ما إطارًا مسطحًا.
وبالحديث عن ذلك، فإن أحد أهم خصائص الهوائي هو نطاق إشعاعه.
كيف يمكننا جعل هذا الهوائي يشع لمسافة أبعد؟
الجواب هو: بضربه!
الآن ستكون مسافة الإشعاع أكبر بكثير...
المشكلة هي أن الإشعاع غير مرئي وغير ملموس؛ لا يمكنك رؤيته أو لمسه، ولا يمكنك تصويره أيضاً.
في نظرية الهوائيات، إذا كنت تريد "ضربها"، فإن النهج الصحيح هو زيادة عدد العناصر المشعة.
كلما زاد عدد العناصر المشعة، أصبح نمط الإشعاع أكثر استواءً...
حسنًا، لقد تم تفريغ الإطار ليصبح قرصًا، مما وسّع نطاق الإشارة، وأصبح يشع في جميع الاتجاهات، بزاوية 360 درجة؛ إنه هوائي متعدد الاتجاهات. هذا النوع من الهوائيات ممتاز للاستخدام في المناطق النائية والمفتوحة. مع ذلك، يصعب استخدامه بفعالية في المدن.
في المدن، حيث توجد كثافة سكانية عالية ومبانٍ عديدة، عادة ما يكون من الضروري استخدام هوائيات موجهة لتوفير تغطية إشارة لمناطق محددة.
لذلك، نحتاج إلى "تعديل" الهوائي متعدد الاتجاهات.
أولاً، نحتاج إلى إيجاد طريقة "لضغط" أحد جانبيها:
كيف نضغطها؟ نضيف عاكسًا ونضعه على أحد الجوانب. ثم نستخدم محولات طاقة متعددة "لتركيز" الموجات الصوتية.
وأخيراً، يبدو نمط الإشعاع الذي حصلنا عليه كالتالي:
في الرسم التخطيطي، يُطلق على الفص ذي أعلى شدة إشعاع اسم الفص الرئيسي، بينما تُسمى الفصوص المتبقية بالفصوص الجانبية أو الفصوص الثانوية، وهناك أيضًا ذيل صغير في الخلف يُسمى الفص الخلفي.
أوه، هذا الشكل يشبه إلى حد ما... الباذنجان؟
فيما يتعلق بهذا "الباذنجان"، كيف يمكنك زيادة تغطية الإشارة إلى أقصى حد؟
إن حملها أثناء الوقوف في الشارع لن ينجح بالتأكيد؛ فهناك الكثير من العوائق.
كلما ارتفعنا، اتسعت رؤيتنا، لذلك نحن بالتأكيد بحاجة إلى السعي نحو أرض مرتفعة.
عندما تكون على ارتفاع شاهق، كيف توجه الهوائي نحو الأسفل؟ الأمر بسيط للغاية، ما عليك سوى إمالة الهوائي نحو الأسفل، أليس كذلك؟
نعم، إن إمالة الهوائي مباشرة أثناء التثبيت هي إحدى الطرق، والتي نسميها "الإمالة الميكانيكية للأسفل".
تتمتع جميع الهوائيات الحديثة بهذه الإمكانية أثناء التركيب؛ حيث يتولى ذراع ميكانيكي هذه المهمة.
ومع ذلك، فإن الميل الميكانيكي للأسفل يمثل مشكلة أيضاً.
عند استخدام الميل الميكانيكي للأسفل، تظل سعات المكونات الرأسية والأفقية للهوائي دون تغيير، مما يؤدي إلى تشويه شديد لنمط الهوائي.
هذا لن ينجح بالتأكيد، لأنه سيؤثر على تغطية الإشارة. لذلك، اعتمدنا طريقة أخرى، وهي الميل الكهربائي للأسفل، أو ببساطة الميل الإلكتروني للأسفل.
باختصار، يتضمن الميل الكهربائي للأسفل الحفاظ على الزاوية المادية لجسم الهوائي دون تغيير، وضبط طور عناصر الهوائي لتغيير قوة المجال.
بالمقارنة مع الميل الميكانيكي للأسفل، فإن الهوائيات المائلة كهربائياً للأسفل تُظهر تغيراً أقل في نمط إشعاعها، وتسمح بزوايا ميل أكبر للأسفل، ويتم توجيه كل من الفص الرئيسي والفص الخلفي إلى الأسفل.
بالطبع، في الاستخدام العملي، غالبًا ما يتم استخدام الإمالة الميكانيكية والإمالة الكهربائية معًا.
بعد تطبيق الميل السفلي، يبدو الأمر كالتالي:
في هذه الحالة، يتم استخدام نطاق الإشعاع الرئيسي للهوائي بشكل فعال للغاية.
لكن المشاكل لا تزال قائمة:
1. يوجد انعدام في نمط الإشعاع بين الفص الرئيسي والفص الجانبي السفلي، مما يخلق بقعة عمياء للإشارة في تلك المنطقة. ويُشار إلى هذا عادةً باسم "تأثير الظل".
2. الفص الجانبي العلوي له زاوية عالية، مما يؤثر على المناطق على مسافة أكبر ويتسبب بسهولة في تداخل بين الخلايا، مما يعني أن الإشارة ستؤثر على الخلايا الأخرى.
لذلك، يجب أن نسعى جاهدين لسد الفجوة في "عمق الصفر السفلي" وقمع شدة "الفصوص الجانبية العلوية".
تتضمن الطرق المحددة ضبط مستوى الفصوص الجانبية واستخدام تقنيات مثل تشكيل الحزمة. التفاصيل التقنية معقدة نوعًا ما. إذا كنت مهتمًا، يمكنك البحث عن المعلومات ذات الصلة بنفسك.
لمعرفة المزيد عن الهوائيات، يرجى زيارة:
تاريخ النشر: 4 ديسمبر 2025
