أنواع الهوائيات في الاتصالات

الهوائيات في الاتصالات

إن الهوائيات هي العنصر الرئيسي في الاتصالات حيث انه يتم من خلالها إرسال وإستقبال الموجات الكهرومغناطيسية؛هناك العديد من أنواع الهوائيات التي لها أشكال مختلفة وهذا على حسب خصائصها ومجالات استخدامها؛سنتعرف فيما يلي على الهوائيات وانواعها وخصائصها المختلفة.

تعريف الهوائي

هو عبارة عن قطعة معدنية ناقلة تعمل على تحويل الإشارة الكهربائية إلى أمواج كهرومغناطيسية من جهة عند المرسل؛ أما عند المستقبل تقوم بتحويل الأمواج الكهرومغناطيسية إلى إشارة كهربائية من جهة اخرى.

كيفية بناء الهوائي

حتى تستطيع بناء هوائي لابد لك من مراعاة عدة اشياء لبناء هوائي بشكل سليم وهي التالي:

طول الهوائي

يتم تحديد طول الهوائي بناء على طول الموجة المرسلة والمستقبلة؛والطول المثالي للهوائي يكون مساوي لنصف طول الموجة؛ونلاحظ ان العلاقة عكسية بين التردد وطول الموجة بمعنى انه كلما زاد التردد نقص طول الموجة مما يؤثر بالتبعية على طول الهوائي فنجد مثلا الهوائيات التي ترسل الموجات المرتفعة التردد طولها قصير والعكس صحيح.

المعادن المصنعة منها الهوائيات

يجب إختيار المعادن التي تتصف بجودة التوصيل مثل النحاس والالومنيوم والحديد؛أما الذهب فيستخدم في الهوائيات الصغيرة الموجودة في الأقمار الصناعية والموبايلات.

الدعامات والعوازل للهوائي

يثبت الهوائي جيدا بدعامات مثل الابراج ومواد عازلة مثل السيراميك والزجاج والبلاستيك لمنع التشويش على الهوائي وإبعاده عن أي أجسام من الممكن أن تمتص الموجات الكهرومغناطيسية.

حماية الهوائي من العوامل الجوية

يتم تثبيت الهوائيات خارج المباني مما يجعلها معرضة لللتأثر بالعوامل الجوية المختلفة مما قد يؤدي إلى تلفها لذلك يتم دهان الهوائيات بدهانات مقاومة للصدأ وأحيانا بأغلفة من القماش أو الورق المقوي لحمايتها من العوامل المختلفة مثل الرطوبة والأمطار والرياح ..الخ.

قبل الدخول في أنواع الهوائيات المختلفة لابد لنا من معرفة بعض الخصائص العامة للهوائيات وهي كالتالي:

استقطاب الهوائيات Antennas Polarization

والاستقطاب هو شكل الإشارة الخارجة من الهوائي هل هي موزاية أم عامودية على سطح الأرض؛إذا كانت موازية لسطح الأرض يكون الاستقطاب أفقي Horizontal polarization؛أما إذا كانت عامودية على سطح الأرض يصبح الاستقطاب عامودي Vertical polarization؛وهناك استقطاب أخر دائري Circular Polarization

الهوائيات من حيث الإشعاع Directivity Antennas

وهو الذي يحدد كيفية توزيع الطاقة المنبعثة من الهوائي الذي يحدد لنا كيفية تثبيت وتوجيه الهوائي وما هو التطبيق المناسب استخدام الهوائي به؛ونجد أنه ينقسم إلى نوعان هما:

هوائي موجه للطاقة Directional Antenna

هو هوائي يبث ويستقبل في زاوية محددة دون الزوايا الأخرى مثل هوائي القطاع (الخليوي) Sector antennas والستاليت.

هوائي غير موجه للطاقة Omni-Directional Antenna

وهو الهوائي الذي يبث ويستقبل بالتساوي في جميع الزوايا أو الاتجاهات.

الهوائيات من حيث التردد والحجم

هوائيات ذات تردد منخفض HF

يعمل الهوائي على تردد من 3 إلى 30 MHZ ؛ونجد حجم الهوائي طويل جدا مثل 30 او 40 متر مثل الهوائيات الموجودة على سطح السفارات حيث لأنها تعمل على الاتصال لمسافات بعيدة جدا.

هوائيات ذات تردد VHF

يعمل الهوائي على تردد ن 30 إلى 300 MHZ ؛ويكون طول الهوائي متر أو مترين ويستخدم لتغطية حوالى 50 كيلو متر.

هوائيات ذات تردد UHF

يعمل الهوائي على تردد 300 إلى MHZ 3000؛ويكون طول الهوائي 10 أو 15 سنتيمتر

هوايات ذات تردد MICRO

يعمل الهوائي على تردد أكبر من 3000 MHZ؛ويكون حجمه صغير جدا.

أنواع الهوائيات Types of Antennas

توجد العديد من انواع الهوائيات تختلف عن بعضها من حيث الحجم والشكل والتطبيق المستخدم فيه وهي كالتالي:

هوائي ثنائي القطب Dipole Antenna

يتكون من قطبين مصنوعان من النحاس او الالومينيوم و لكل قطب منهما شحنة كهربائية مختلفة؛يتم توصيل القطبين بكبل؛مما ينتج عنه تكوين حقل كهرومغناطيسي بين الطرفين يكون أكثر إنتشارا في المنتصف وأقل إنتشارا على الأطراف؛وهو هوائي غير موجه للطاقة Omni-Directional Antenna.

هوائي أحادي القطب Monopole Antenna

يتكون من قطب واحد فقط ويمكننا القول انه نصف الهوائي ثنائي القطب ويشع الإشعاع فيه بشكل دائري 360 درجة يشع في كل الاتجاهات.

الهوائي الحلقي Loop Antenna

يكون في شكل حلقي أو مربع ويستخدم هذا الهوائي عندما يكون طول الهوائي كبير فمثلا لو أردنا تصميم هوائي طوله 50 متر فهذا يكون صعب ولذلك نقوم بتصميمه على شكل حلقي وتقسيم الأمتار عليه سواء كان مربع أو دائري؛يتميز يقدرته على بث طاقة كبيرة؛يستخدم في أجهزة الراديو لموجة تعديل السعة AM ولموجة تعديل التردد FM.

الهوائي الحلزوني Helical antenna

هو هوائي يرسل ويستقبل الموجات متوسطة التردد؛وسيتخدم في العديد من التطبيقات مثل الارسال الإذاعي وموجات الميكروويف

هوائي البوق Horn antenna

يسمى الهوائي البوق أيضًا بوق الميكروويف الذي يشتمل على دليل موجي معدني مع توهج وبوق لتوجيه إشارات الراديو داخل شعاع؛وتستخدم الأبواق على نطاق واسع مثل الهوائيات في ترددات الميكروويف و UHF التي تزيد عن 300 ميجاهرتز.
من أشهر تطبيقات هذا الهوائي هي هوائيات التغذية للهوائيات الضخمة مثل الهوائيات المكافئة وهوائيات المعايرة النموذجية لحساب كسب الهوائيات الأخرى والهوائيات التوجيهية مثل مسدسات الرادار وفتحات الأبواب الأوتوماتيكية وكذلك أجهزة قياس إشعاع الميكروويف؛إن الفوائد الرئيسية لهذه الهوائيات هي انخفاض SWR (نسبة الموجة الدائمة) ، والاتجاهية المعتدلة ، وعرض النطاق الترددي العريض ، وسهولة البناء والتعديل.

هوائي القطاع (الخليوي) Sector antenna

هو هوائي اتجاهي للتطبيقات في الهواء الطلق وغالبا ما تستخدمها المحطات الأساسية ويمكن رؤيتها معلقة على أبراج الهواتف المحمولة؛وهي عبارة عن هوائيات طويلة وضيقة ذات مكاسب عالية؛ومن أمثلتها هوائيات الجوال.

هوائي طبق (عاكس مكافيء) parabolic antenna

هو عبارة طبق معدني أو سطح عاكس(مرآة) يستخدم لتجميع الموجات المتوازية الساقطة على سطحه عند بؤرته إذا كان الهوائي مستقبل ؛أما إذا كان الهوائي مرسل فإن الموجات تخرج من بؤرته لتسقط على سطح الطبق ومن ثم يعكسها لتنتشر كأشعة متوازية في الاتجاه الأمامي للطبق.
من أشهر تطبيقات الهوائي الطبق هندسة الرادار؛والتطبيقات العسكرية؛وأنظمة الميكروويف؛وأنظمة إتصالات الأقمار الصناعية.

الهوائي الشريطي الدقيق Microstrip Antenna

وهو هوائي يتميز بصغر الحجم و خفة الوزن وسهولة التركيب مما يجعله مناسب جدا لإستخدامه في تطبيقات الطيران والمركبات الفضائية والاتصالات المتنقلة.

هوائي المصفوفة Antenna array

هي مجموعة من متصلة متعددة الهوائيات التي تعمل معا في هوائي واحد لنقل أو استقبال موجات الراديو؛ وعادة ما يتم توصيل الهوائيات الفردية (تسمى العناصرArray element ) بجهاز استقبال أو جهاز إرسال واحد عن طريق خطوط التغذية التي تغذي القدرة إلى العناصر في علاقة طور معينة .
ويكون الهدف من هوائي المصفوفة الحصول على خصائص جديدة ناتجة من اتحاد الموجات الراديوية التي يشعها كل هوائي فردي وتتراكب مما يزيد الاتجاهية لتركيز الطاقة المشعة في مساحة صغيرة ؛ومن أمثلتها هوائيات الياجي .
أشهر تطبيقاتها الهوائيات لشركات اتصالات الهواتف المحمولة.

المصادر

Different Types of Antennas & Characteristics of Antenna

Here’s a Quick Way to Know about Different Types of Antennas

?What are Sector Antennas

Parabolic Antenna

Antenna array

المناهج السعودية للتعليم الفني