كيف يختار الهوائي التردد المناسب؟

الهوائي هو قطعة من المعدات المستخدمة لاستقبال ونقل الموجات الكهرومغناطيسية. يستخدم تيارًا متذبذبًا لإنشاء مجال كهرومغناطيسي ثم ينبعث منه موجات كهرومغناطيسية. عند استقبال إشارة ما، فإن الموجة الكهرومغناطيسية التي يستقبلها الهوائي تتسبب في تذبذب التيار فيه، وبالتالي تحويل الإشارة إلى طاقة كهربائية لتحقيق إرسال واستقبال الإشارة اللاسلكية. إنها تلعب دورًا رئيسيًا في الصناعة والاتصالات والرعاية الصحية الفضائية والإلكترونيات الاستهلاكية.

عند اختيار هوائي، يكون الاعتبار الأول هو نطاق التردد للتأكد من أن الهوائي المحدد يلبي نطاق تردد التطبيق. فكيف يختار الهوائي التردد الصحيح؟ تتضمن عملية اختيار التردد المناسب للهوائي عدة عوامل، وفيما يلي بعض النقاط الأساسية:

1. معرفة التكرار المتوقع للاختبار:تحتاج أولاً إلى معرفة تردد الاختبار المتوقع ثم اختيار الهوائي المطابق. تعمل أنماط الهوائيات المختلفة بشكل مختلف عند ترددات مختلفة، وبعضها يعمل بشكل أفضل عند ترددات معينة.

2. نطاق التردد والطول الموجي:بالنسبة للهوائيات منخفضة التردد (مثل نطاق كيلوهرتز)، يمكن أن يصل طول الموجة الواحدة إلى أميال، لذلك يبلغ طول هوائي ربع الموجة حوالي 10000 قدم، وهو أمر غير عملي. يمكن أن تكون عناصر الهوائي ذات الترددات العالية (مثل جيجاهرتز) صغيرة جدًا، لكن الإشارة تنتشر مثل الضوء، وتكون اتجاهية للغاية ولا تمر حول الأشياء أو عبرها. ولذلك، فإن إشارات التمرير المنخفض تكون بطبيعة الحال أكثر أحادية الاتجاه، في حين أن إشارات التمرير العالي تكون أكثر اتجاهية.

3. اعتماد عرض النطاق الترددي والتردد:وتعتمد عوامل تصميم الهوائي الأخرى، مثل عرض النطاق الترددي، على التردد أيضًا. يتطلب التردد العالي عناصر طول أكثر دقة، مما يزيد من صعوبة بناء هوائيات عريضة النطاق عالية التردد، ولكن هناك تصميمات يمكنها تحقيق ذلك.

4. النشط والسلبي:استقبال وإرسال إشارات التردد اللاسلكي، على الرغم من أنها مرتبطة، لها متطلبات هوائي مختلفة. يتطلب جهاز الاستقبال هوائيًا حساسًا ومضبوطًا جيدًا لاستقبال إشارة صغيرة جدًا. لمساعدة الإشارات الضعيفة، تستخدم بعض الهوائيات أو أجهزة الاستقبال دوائر نشطة لتعزيز الإشارة الواردة. من الأفضل وضع مكبرات الصوت هذه بالقرب من الهوائي أو على الهوائي لتقليل فرصة زيادة الضوضاء، ولكن بشكل مثالي لتعزيز الإشارات الضعيفة. عند استخدامها مع جهاز استقبال، يجب تشغيل مكبرات الصوت هذه عند الاستقبال وتعطيلها عند الإرسال.

5. عرض الشعاع وكسب الهوائي:هناك عامل آخر في اختيار الهوائي وهو عرض الحزمة أو كسب الإشارة واتجاهها. تتميز الهوائيات الاتجاهية بعرض شعاع ضيق في الاتجاه المقصود، بينما تتمتع الهوائيات متعددة الاتجاهات بتوزيع كروي أكثر. تتمتع الهوائيات الأخرى، مثل الشكل الدائري، ببعض التوجيه. في هذه الحالة، لا تنتشر الإشارة كثيرًا لأعلى أو لأسفل، ولكنها تغطي بالفعل 360 درجة في مستوى واحد.

6. تكرار متكرر في بيئة خالية من العوائقليس هناك حد لعدد العناصر والأشعة المستقلة التي يمكن استخدامها على كل فرد، ولا إلى أي مدى يمكن عكس التردد بشكل متكرر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استقطاب نصف الحزمة بطريقة واحدة، مثل الدائرية اليمنى أو الأفقية، ويمكن استقطاب النصف الآخر بشكل متعامد، مما يضاعف مرة أخرى عدد المستخدمين المحتملين الذين يستخدمون نفس التردد.