كيف تختار أفضل هوائي لـ LoRa؟

تقنية LoRa (طويلة المدى) هي تقنية تعديل لاسلكية مشتقة من تقنية الطيف الترددي CSS Chirp Spread Spectrum. يتم ترميز المعلومات التي يتم ترميزها بواسطة موجات الراديو باستخدام نبضات Chirp. في تقنية LoRa، تنتشر الإشارة على نطاق تردد عريض مما يوفر منطقة تغطية أفضل وتحمل أفضل للتداخلات. هوائيات LoRa مصممة خصيصًا لتسهيل الاتصال بعيد المدى ومنخفض الطاقة communication، وبالتالي تُستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات مثل الزراعة الذكية، المدن الذكية، الأتمتة الصناعية، تتبع الأصول، المراقبة البيئية، إلخ. يعد اختيار النوع المناسب من هوائي LoRa بالمواصفات المناسبة أمرًا بالغ الأهمية للاستمتاع باتصال موثوق وفعال بعيد المدى.

لقد ناقشنا بالفعل بعمق ما هو هوائي LORA. تقدم هذه المقالة لمحة موجزة عن تقنية LoRa وتركز على كيفية اختيار هوائي LoRa لتطبيق ما.

فهم نطاقات تردد LoRa

تستخدم تقنية LoRa نطاقات تردد مختلفة في مناطق مختلفة من العالم. في أوروبا، يتراوح نطاق تردد LoRa بشكل عام 863 إلى 870 MHz، في الولايات المتحدة بشكل عام 902 إلى 928 MHz وفي الصين، هو 433 MHz. في نطاقات التردد هذه، هناك العديد من ترددات قنوات LoRa المتاحة. تتغير مواصفات LoRa من منطقة إلى أخرى بسبب اختلاف المتطلبات التنظيمية في كل منطقة. حتى أن بعض البلدان تتطلب أن تكون البوابة مرخصة أو مسجلة وبعض البلدان تتطلب أن تكون معتمدة للسماح للمستخدمين الآخرين بالمشاركة في استخدام تلك القنوات. من المهم الالتزام بالمعايير التنظيمية والشهادات الخاصة بالمنطقة من أجل التشغيل القانوني لنظام LoRa communication وتجنب أي تداخل.

العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اختيار هوائي LoRa

يعد أداء هوائي LoRawan جزءًا مهمًا من أي مشروع LoRa أو تطبيق عملي. ومن ثم فإن اختيار هوائي LoRa بالمواصفات الصحيحة مثل نطاق التردد، كسب، خسارة العودة، وعرض النطاق الترددي أمر ضروري لتحقيق الأداء الأمثل. عوامل مثل الاستخدام الداخلي أو الخارجي، متطلبات التركيب، يجب أيضًا مراعاة الظروف البيئية عند اختيار هوائي LoRa.

توافق التردد:

تعمل تقنية LoRa في نطاقات تردد محددة بناءً على المناطق المذكورة أعلاه. ومن ثم من المهم اختيار هوائيات LoRa التي تدعم نطاقات التردد هذه للحصول على الإرسال الأمثل ولضمان التوافق مع احتياجات الاتصال الخاصة بوحدة LoRa. إذا تم استخدام هوائي LoRa خارج نطاق التردد الخاص به، فسوف يتدهور الأداء.

كسب الهوائي:

تحدد هذه المعلمة قدرة الهوائي على إرسال واستقبال الإشارات في اتجاه معين. باختيار كسب أعلى، يمكن إرسال الإشارات إلى مسافة أطول، لكن نمط الإشعاع سيكون أضيق. ستنقل هوائيات LoRa ذات الكسب المنخفض الإشارات إلى مسافة أقصر ولكن سيكون لها نمط إشعاع أوسع بكثير. ومن ثم، يجب اختيار الكسب المناسب بناءً على التطبيق لتعزيز نطاق الاتصال المشترك mmunication وتحمل التداخلات.

نوع الهوائي:

تتوفر هوائيات LoRa في أنواع مختلفة مثل الهوائيات ثنائية القطب، هوائيات أحادية القطب، هوائيات التصحيح، هوائي ياغي وهوائيات LoRa المصنوعة من الألياف الزجاجية. يمكن تصنيفها بشكل أساسي على أنها هوائيات متعددة الاتجاهات أو هوائيات اتجاهية. هوائيات LoRa متعددة الاتجاهات مناسبة للتطبيقات التي تتطلب تغطية 360 درجة للإشارة ولكن لمسافة أقصر. هوائيات LoRa الاتجاهية مثالية للتطبيقات التي تتطلب إرسال إشارة في اتجاه معين لمسافة أطول بسبب نمط الإشعاع المركز والضيق.

الحجم المادي وعامل الشكل:

يجب اختيار حجم وشكل هوائي LoRa بناءً على الظروف البيئية وقيود المساحة للتطبيق. عادةً ما يكون لهوائيات LoRa الداخلية عامل شكل صغير مقارنة بالهوائيات الخارجية.

بيئة التركيب:

يجب مراعاة العوامل البيئية مثل الطقس، درجة الحرارة، التعرض للماء والتآكل، إلخ. عند اختيار هوائيات LoRa للتطبيقات الخارجية، عادةً ما تحتاج إلى أن تكون مقاومة للعوامل الجوية المناسبة والقدرة على تحمل الظروف الجوية الخارجية. لا تتطلب هوائيات LoRa الداخلية عادةً أي أجهزة تركيب محددة وهي مناسبة للأماكن المغلقة وداخل المباني.

الاستقطاب:

يجب أن يتطابق استقطاب هوائيات LoRa مع استقطاب وحدة LoRa لتحسين أداء إرسال الإشارة. يمكن أن يكون الاستقطاب إما خطيًا أو رأسيًا أو دائريًا. بالنسبة لمعظم التطبيقات، فإن هوائيات LoRa ذات الاستقطاب الخطي أو الرأسي هي الأنسب لمعظم التطبيقات. تعتبر هوائيات LoRa ذات الاستقطاب الدائري أفضل للتطبيقات التي يختلف فيها اتجاه الهوائي.

نصائح عملية لاختيار الهوائي

إلى جانب المعلمات الحرجة المذكورة أعلاه، عند التنفيذ العملي لإعداد LoRa communication، يجب أيضًا مراعاة العوامل التالية عند اختيار هوائي LoRa للحصول على الأداء الأمثل للتطبيق.

مطابقة المعاوقة:

تُعرف نسبة جهد الدخل إلى تيار الدخل عند طرف وحدة التغذية بمعاوقة دخل الهوائي. وحدات LoRa المستخدمة في معظم التطبيقات لها مقاومة 50 أوم عادةً. لضمان نقل الإشارة بكفاءة، يجب أن تتطابق مقاومة هوائي LoRa مع مقاومة وحدة LoRa.

طول الكابل والموصلات:

إن أنواع الموصلات الأكثر استخداماً في تطبيقات LoRa communication هي موصلات SMA وموصلات من النوع N. الكابلات المحورية هي أكثر أنواع الكابلات استخداماً في تطبيقات LoRa. تُستخدم كبلات RG58 و RG174 بشكل عام لمتطلبات الكابلات ذات المسافات الأقصر وكابلات سلسلة LMR للمسافات الأطول. يجب اختيار الكابلات والموصلات لتقليل توهين الإشارة والتداخل على طول الكابل.

الاختبار والضبط:

بعد التنفيذ العملي لهوائي LoRa، يجب اختبار أدائه بانتظام. يجب تركيب هوائيات LoRa بعيداً عن الأرض قدر الإمكان وبعيداً عن الأجسام المعدنية الكبيرة. يمكن تحسين أداء الهوائي من خلال تعديل اتجاه هوائي LoRa ووضعه.

هوائيات Recommended Antennaas لتطبيقات LoRa

هوائيات LoRa متعددة الاستخدامات وبالتالي يتم استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات. وهي متوفرة في أشكال مختلفة مثل هوائيات الرقاقات والهوائيات ثنائية القطب والهوائيات أحادية القطب, هوائيات لورا الرقعةهوائيات حلزونية هوائيات ياغي لوراوهوائيات خارجية متعددة الاتجاهات.

يجب اختيار نوع الهوائي ومواصفاته بعناية بناءً على التطبيق والظروف البيئية ووحدة LoRa communication المحددة المستخدمة. تكون هوائيات الرقعة بشكل عام صغيرة وخفيفة الوزن. وعادة ما يتم استخدامها في التطبيقات التي تحتوي على هوائي LoRa مدمج في لوحات الدوائر. وبالمثل، يتم دمج هوائيات LoRa PCB في الدائرة نفسها. تُستخدم هذه الأنواع من هوائيات LoRa في تطبيقات الضميمة الصغيرة مثل أجهزة المودم أو أجهزة التوجيه. تُستخدم هوائيات LoRa الخارجية متعددة الاتجاهات في التطبيقات التي تتطلب منطقة تغطية بعيدة المدى. عادةً ما يتم تركيبها فوق المباني أو الأبراج ويتم بناؤها لتحمل الظروف الجوية القاسية.

تُستخدم هذه الأنواع من هوائيات LoRa في التطبيقات العملية مثل أنظمة المراقبة البيئية، أنظمة تتبع الأصول، أنظمة الزراعة الذكية، أنظمة الاستجابة للطوارئ، إلخ. تستخدم هوائيات LoRa الحلزونية في التطبيقات التي تتطلب تنوع الاستقطاب أو الحجم الصغير مثل الأجهزة المحمولة باليد أو الأنظمة المدمجة.

الخاتمة

يعد هوائي LoRa مكونًا مهمًا في أي نظام LoRa communication، وسيؤثر أداء الهوائي بشكل مباشر على مقاييس نظام الاتصال communication نفسه. وبالتالي، من الضروري النظر في المواصفات مثل التردد، الكسب، عرض النطاق الترددي، والمدى وكذلك الاستخدام الداخلي أو الخارجي، خيارات التركيب، والظروف البيئية قبل اختيار هوائي LoRa. من المهم أيضًا التحقق من أن الهوائي المختار يتوافق مع المعايير التنظيمية لمنطقة التشغيل. سوف تضمن الاستشارة والاختبار المناسبين أن هوائي لورا ونظام الاتصال communication سوف يعملان بالكفاءة والموثوقية المتوقعة للتطبيق في بيئة التشغيل الحقيقية.