9 أنواع من هوائيات 4G LTE وأدلة للاختيار من بينها

في عالم اليوم سريع الحركة، تعتمد جميع جوانب الحياة تقريبًا على البقاء على اتصال بشكل كبير. تعد الاتصالات المشتركة الموثوقة والفعالة والموثوقة أمرًا حيويًا في الحياة الشخصية والمهنية للجميع. شبكة الجيل الرابع 4G ضرورية ولا تزال لاعباً رئيسياً في مجال الاتصالات عن بُعد حتى مع التطور في العالم الرقمي مع شبكات الجيل الخامس وما بعدها. تُعد هوائيات 4G LTE (التطور طويل الأمد) المكون الرئيسي في شبكات الجيل الرابع، مما يسهل الإنترنت عالي السرعة والاتصال عن بُعد الفعال. ويمكنها إنشاء اتصال مشترك مع قوة إشارة وسرعة محسنة، خاصةً مع استخدام تقنيات مثل المدخلات المتعددة والمخرجات المتعددة (MIMO).

ستقدم هذه المقالة لمحة عامة عن هوائيات الجيل الرابع 4G LTE التي تناقش الأنواع المختلفة من هوائيات الجيل الرابع 4G LTE المتوفرة في السوق اليوم، وترددات تشغيلها، وأهميتها في تلبية متطلبات الاتصالات الحديثة. ستناقش المقالة أيضًا بإيجاز النقاط التي يجب مراعاتها عند اختيار هوائي 4G LTE لتطبيق معين.

مقدمة إلى هوائيات 4G LTE

يرمز الجيل الرابع 4G إلى الجيل الرابع من تقنية الاتصالات اللاسلكية المتنقلة mmunications. شكّل إطلاق الجيل الرابع من تقنية الاتصالات اللاسلكية المتنقلة المشتركة mmunication قفزة كبيرة إلى الأمام مقارنةً بالجيل الثالث. تمكنت شبكات الجيل الرابع 4G من توفير سرعات أعلى في نقل البيانات، وتحسين الاتصال بالشبكة والموثوقية، وتقليل زمن الوصول، وتعزيز قدرات الاتصال الصوتي والمرئي مقارنة بالأجيال السابقة. تتمتع شبكات الجيل الرابع 4G بسعة شبكة محسّنة، مما يجعلها فعالة للغاية حتى في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية، مما يسمح لعدد كبير من المستخدمين بالاتصال في وقت واحد دون المساس بأداء الشبكة. وبالتالي، تسهّل شبكات الجيل الرابع (4G) الاتصال عالي السرعة والجودة والموثوقية وهو أمر بالغ الأهمية في أنظمة الاتصالات الحديثة.

تقدم تقنية 4G تحسينات كبيرة مقارنة بالتقنيات السابقة، حيث توفر معدلات تنزيل تصل إلى 100 ميجابت في الثانية ومعدلات تحميل تصل إلى 50 ميجابت في الثانية. يتيح ذلك إمكانية الوصول إلى الإنترنت عالي السرعة المطلوبة لتطبيقات مثل بث الفيديو والألعاب عبر الهاتف المحمول وتصفح الإنترنت بأقل قدر من التأخير أو التخزين المؤقت. قللت تقنية 4G LTE بشكل كبير من زمن انتقال الشبكة، مما يتيح الاستخدام الفعال في التطبيقات في الوقت الحقيقي مثل المكالمات الصوتية عبر بروتوكول الإنترنت ومؤتمرات الفيديو والألعاب عبر الإنترنت. كانت هذه التحسينات في السرعة ووقت الاستجابة ضرورية أيضًا لتطبيقات إنترنت الأشياء مثل الأتمتة المنزلية والأجهزة القابلة للارتداء والمدفوعات عبر الهاتف المحمول التي تعتمد على اتصال سريع ومستقر بالشبكة. بينما تتوفر تقنيات 5G وما بعدها في بعض أنحاء العالم، لا تزال تقنية 4G LTE مهمة في العديد من الصناعات والمناطق. في البيئات التي لم يتم فيها تطبيق تقنية 5G بالكامل بعد، لا تزال تقنية 4G LTE خياراً مستقراً وموثوقاً لوسيلة فعالة لتوصيل الأجهزة المحمولة والأنظمة الآنية وبث الفيديو وتطبيقات إنترنت الأشياء.

هوائي 4G LTE هو هوائي مصمم لاستقبال إشارات شبكات 4G اللاسلكية وإرسالها من خلال توصيل الأجهزة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة المودم بالإنترنت باستخدام شبكة خلوية. تلعب هوائيات 4G LTE دورًا رئيسيًا في أنظمة 4G لضمان اتصال إشارة مستقر وقوي للحصول على الأداء الأمثل. تتمتع هوائيات 4G LTE بالقدرة على تحسين قوة الإشارة وجودتها بشكل كبير. وهذا يسهل السرعات العالية، والتغطية الأفضل، وتقليل زمن الوصول، والأداء المستقر في شبكات الجيل الرابع. تتمتع هوائيات الجيل الرابع 4G أيضًا بالقدرة على توسيع نطاق الجهاز، مما يجعل من الممكن استقبال الإشارات وإرسالها حتى على مسافات أطول بعيدًا عن الأبراج الخلوية. يمكن أن يكون هذا مفيداً للغاية في المناطق التي لديها عدد أقل من الأبراج الخلوية والبنية التحتية للشبكة مثل المناطق الريفية. يمكن أن تكون هوائيات 4G LTE هي الحل للاتصال المستقر والسريع في مثل هذه المناطق. حتى مع تطور تقنيات ما بعد 4G، لا تزال شبكات 4G LTE تستحوذ على نسبة كبيرة من الشبكات في جميع أنحاء العالم. يمكن لهوائي 4G LTE المناسب أن يحسّن أداء جهاز المستخدم بشكل كبير ويعزز تجربة الإنترنت والاتصال المشترك بشكل عام للمستخدم.

نطاق التردد لهوائيات 4G LTE

تُستخدم هوائيات الجيل الرابع 4G عبر نطاق واسع من نطاقات الترددات من 700 MHz إلى 2600 MHz في جميع أنحاء العالم. يُعد نطاق تردد التشغيل لهوائي 4G LTE عاملاً حاسمًا في تحديد منطقة تغطية الهوائي وجودة الإشارة والأداء العام. تتنوع نطاقات ترددات 4G LTE المحددة المتاحة للهوائيات للعمل فيها وتعتمد على المنطقة وكذلك مزود الشبكة. ينقسم نطاق تردد هوائيات 4G LTE بشكل عام إلى عدد قليل من نطاقات التردد المستخدمة فقط كما هو مذكور أدناه.

• 700 MHz MHz (النطاق 12/13/17)
• 800 MHz MHz (النطاق 20)
• 900 MHz (النطاق 8) 900 MHz (النطاق 8)
• 1800 MHz (النطاق 3)
• 2100 MHz (النطاق 1)
• 2600 MHz (النطاق 7) 2600 (MHz)

أنواع هوائيات 4G LTE

• هوائي ياغي

هوائيات Yagi هي هوائيات اتجاهية تُستخدم بشكل عام لتطبيقات الاتصال من نقطة إلى نقطة. وهي تتكون من عنصر محرك وعناصر توجيه على جانبي هيكل يشبه ذراع الرافعة وعاكس. تنعكس الإشارة من عنصر القيادة وتنتشر إلى الأمام نحو الاتجاه المستهدف بواسطة عناصر الهوائي على جانبي هيكل ذراع الرافعة المركزية. عادةً ما تتمتع هوائيات 4G LTE Yagi عادةً بكسب عالٍ ونطاق جيد، ومع ذلك، قد تكون ضخمة قليلاً بالنسبة لبعض التطبيقات.

• هوائي اللوحة

هوائيات اللوحة هي هوائيات اتجاهية تتكون عادةً من هوائيات ثنائية القطب موضوعة أمام عاكس مسطح اللوحة. هذا التصميم فعال في تعزيز قوة الإشارة والاتجاهية لأن مساحة السطح الكبيرة المسطحة توفر كسباً عالياً وتسمح بحزمة مركزة من الإشارة. يساعد ذلك في تقليل التداخل وبالتالي تحسين الأداء والنطاق الكلي. تُعد هوائيات لوحة 4G LTE مثالية لأنظمة الاتصال من نقطة إلى نقطة مثل وصلات الربط اللاسلكي وكذلك في أنظمة الاتصال من نقطة إلى نقاط متعددة مثل نقاط الوصول اللاسلكية.

• هوائي القطع المكافئ

هوائيات القطع المكافئ هي هوائيات عالية الاتجاه. عندما يتم استقبال الإشارات على سطح القطع المكافئ، تنعكس الإشارات نحو النقطة البؤرية للهوائي مما يوفر حزمة إشارات عالية التركيز. إن الكسب العالي والاتجاهية العالية لهوائيات القطع المكافئ تجعلها مثالية للاتصال لمسافات طويلة. تُستخدم هوائيات 4G LTE المكافئة أيضًا بشكل أساسي لتطبيقات الاتصال من نقطة إلى نقطة.

• هوائي التثبيت في السقف

الهوائيات المثبتة في السقف هي هوائيات متعددة الاتجاهات يتم تركيبها على السقف عادةً لأنظمة الاتصال داخل المباني. إن تغطيتها بزاوية 360 درجة تجعلها أجهزة مثالية لتوفير توزيع إشارة ثابت وموثوق به في جميع أنحاء المبنى أو في منطقة مفتوحة كبيرة.

• سجل الهوائي الدوري

الهوائيات الدورية اللوغاريتمية هي هوائيات اتجاهية متعددة العناصر تشبه إلى حد ما هوائيات ياغي. وهي تتكون من عناصر متعددة ثنائية القطب بأطوال مختلفة، مرتبة في نمط معين. يمكّنها هذا التصميم من العمل عبر نطاق واسع من الترددات ويجعلها حلاً قوياً ومرناً لمعظم التطبيقات.

• هوائي خارجي من الألياف الزجاجية

هذه الهوائيات، كما يوحي اسمها، مصنوعة من مادة الألياف الزجاجية ومصممة للتطبيقات الخارجية. إنها هوائيات متعددة الاتجاهات ويمكنها توفير اتصال مستقر حتى مع الظروف البيئية المتغيرة بسبب تصميمها وهيكلها. تُعدّ هوائيات 4G LTE المصنوعة من الألياف الزجاجية مفيدة للغاية للعديد من التطبيقات لأنها مقاومة للتآكل ومقاومة للماء وقوية وسهلة التركيب بشكل عام.

• هوائي البط المطاطي

هوائيات البطة المطاطية عبارة عن هوائيات أحادية القطب محاطة بمادة مطاطية مرنة وواقية تشبه المطاط. حجمها الصغير ومرونتها يجعلها مثالية حتى للتطبيقات المحمولة. وتتميز هوائيات 4G LTE المطاطية بمتانتها وتكلفتها المنخفضة نسبياً وسهولة تركيبها.

• هوائي التثبيت المغناطيسي

الهوائيات ذات الحامل المغناطيسي هي هوائيات متعددة الاتجاهات تحتوي على مغناطيس قوي كقاعدة لها. يمكن تركيبها بسهولة على الأسطح المعدنية وهي مثالية للتطبيقات المتنقلة مثل تركيبها على المركبات.  

• هوائي القرص

هوائيات Puck هي هوائيات متعددة الاتجاهات يمكنها العمل عبر نطاق واسع من الترددات. يجعلها تصميمها المدمج وبنيتها المتينة والمقاومة للماء خيار هوائي متعدد الاستخدامات. تُعد هوائيات قرص 4G LTE مثالية للاتصال بالنطاق العريض المتنقل عالي السرعة. يتم استخدامها في تطبيقات إنترنت الأشياء وأنظمة الاتصال من آلة إلى آلة.

هوائي 4G الاتجاهي مقابل هوائي 4G متعدد الاتجاهات

تركز هوائيات 4G LTE الاتجاهية إشاراتها في اتجاه واحد أثناء الإرسال والاستقبال. تركز الهوائيات متعددة الاتجاهات إشاراتها بالتساوي في جميع الاتجاهات. نظرًا لأن الهوائيات متعددة الاتجاهات يمكنها استقبال الإشارات وإرسالها في جميع الاتجاهات، فإنها تتمتع بالقدرة على الحفاظ على اتصال مستقر طوال الوقت من خلال الاتصال بمحطة أساسية مختلفة في أوقات الازدحام. عندما تصبح المحطة الأساسية التي تستخدم هوائيًا اتجاهيًا مزدحمًا أو معطوبًا، سيتأثر أداء الهوائي بشكل كبير. وبالتالي، من حيث الاستقرار، قد يكون هوائي 4G متعدد الاتجاهات خيارًا أفضل، ومع ذلك، فإن المسافة والمدى الذي يمكن لهوائيات 4G متعددة الاتجاهات نقل إشارات 4G بفعالية أقل نظرًا لأنها مقسمة في جميع الاتجاهات. نظرًا لأن الإشارات مركزة في اتجاه واحد، فإن الهوائيات الاتجاهية قادرة على إرسال واستقبال الإشارات على مسافة طويلة في هذا الاتجاه. تمامًا مثل الهوائي متعدد الاتجاهات القادر على الإرسال عبر جميع الاتجاهات، فإنه سيكون أيضًا عرضة للتداخل من جميع الاتجاهات وهو أمر غير مرغوب فيه.

يكون الكسب الإجمالي للهوائي متعدد الاتجاهات من الجيل الرابع 4G أقل من الهوائي الاتجاهي وبالتالي يكون له ذروة إنتاجية أقل. وبالنظر إلى التركيب والصيانة، فإن الهوائي متعدد الاتجاهات أسهل بكثير في التركيب والصيانة، مقارنةً بالهوائي الموجه، لأنه لا يتطلب وضعاً أو محاذاة دقيقة. بشكل عام، إذا كانت المحطة الأساسية قريبة ويمكن استقبال الإشارات بشكل كافٍ، يمكن أن يكون الهوائي متعدد الاتجاهات للجيل الرابع خيارًا أفضل، وعندما تكون الإشارات نادرة وتكون المحطة الأساسية بعيدة، فمن الأفضل أن يكون الهوائي الاتجاهي موجهًا في اتجاه المحطة الأساسية، بحيث يكون قادرًا على الاتصال بشكل أكثر فعالية بفضل توجيهه وكسبه العاليين.

الهوائي الخارجي مقابل هوائي 4G الداخلي

عند اختيار هوائي 4G LTE، فإن أحد الاعتبارات المهمة هو اختيار هوائي داخلي أو خارجي لتلبية الحاجة العملية. الهوائيات الداخلية، كما يوحي الاسم، مصممة خصيصاً للاستخدام الداخلي. يمكنها بث الإشارات داخل المبنى وتستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات. وهي تُستخدم في الشركات والمباني المكتبية لتسهيل الاتصال الداخلي مثل الأجهزة المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة التلفزيون وما إلى ذلك. كما تُستخدم أيضاً لتمكين استخدام الدفع ببطاقات الائتمان/الخصم في تطبيقات مثل آلات البيع والأكشاك. كما تُستخدم هوائيات 4G LTE الداخلية بكثافة في معظم تطبيقات إنترنت الأشياء الحديثة التي تُستخدم مع مفاهيم المدن الذكية والمباني الذكية. تم تصميم هوائيات 4G الخارجية خصيصًا للتطبيقات الخارجية. فهي قادرة على تحمل الظروف البيئية الخارجية بالإضافة إلى المزيد من التداخل من الأجهزة والعوائق المحيطة الأخرى. وهي تُستخدم في الغالب في صناعات مثل السلامة العامة، وعلى المركبات مثل القطارات للنقل، وأجهزة إنترنت الأشياء في مساحة المدن الذكية، وما إلى ذلك.  

الهوائي الخارجي مقابل هوائي 4G الداخلي

يتم دمج هوائيات 4G الداخلية في الجهاز نفسه. وهي موجودة داخل الجهاز وعادة ما تكون غير مرئية للمستخدم. أما هوائيات 4G الخارجية فهي منفصلة عن الجهاز ومثبتة خارج جهاز الاتصال communicating. عادةً ما تكون هوائيات 4G LTE الداخلية أصغر حجمًا حيث يجب تركيبها داخل الجهاز. ومع ذلك، ونتيجة لذلك، فإنها تتطلب تصميمًا واختبارًا دقيقًا من أجل الوصول إلى مستوى الأداء المطلوب للهوائي. تقلل هوائيات الجيل الرابع 4G LTE الخارجية من وقت التطوير وعمليات الاختبار لأنها حلول سهلة الاستخدام والتوصيل والتشغيل بشكل عام ويمكن تنفيذها بسهولة نسبياً. تُستخدم هوائيات 4G LTE الداخلية بشكل عام في تطبيقات مثل الهواتف الذكية والأجهزة القابلة للارتداء وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المنزلية الذكية وما إلى ذلك، بينما تُستخدم هوائيات 4G LTE الخارجية في تطبيقات مثل أجهزة التوجيه وأجهزة الاستشعار عن بُعد وأجهزة إعادة الإرسال وما إلى ذلك.  

كيف تختار هوائي 4G المناسب لتطبيقك؟

يمكن أن يؤدي اختيار هوائي 4G LTE الأنسب إلى إحداث فرق كبير في أداء الجهاز. هناك العديد من العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار عند اختيار هوائي 4G LTE.

أولاً، من الضروري التحقق والتأكد من توافق الجهاز مع الهوائي. من المهم أيضًا التأكد من أن هوائي 4G LTE المحدد يدعم الترددات التي يستخدمها مشغل الشبكة. للحصول على اتصال عالي الجودة، من الضروري أن يكون لديك هوائي 4G LTE ذو كسب عالٍ. خاصة في المناطق الريفية، كلما زاد الكسب، كانت جودة الاتصال أفضل، خاصة في المناطق الريفية. يحدد كسب الهوائي تضخيم الإشارة وتوجيهها، مما يؤثر على قدرته على نقل الإشارات عبر مسافات طويلة. من المهم أيضًا مراعاة استقطاب الهوائي. يُعد هوائي 4G LTE القادر على الضبط الرأسي والأفقي مثاليًا للتطبيقات التي قد تتطلب تعديلات بناءً على ظروف الإشارة. كما تمت مناقشته أعلاه، تتوفر هوائيات 4G LTE مخصصة للأماكن الداخلية والخارجية وكذلك الأنواع الخارجية والداخلية. عند اتخاذ قرار بشأن نوع الهوائي المراد استخدامه، من الضروري مراعاة الظروف البيئية مثل الرياح القوية. العامل الحاسم الآخر الذي سيحدد مستوى أداء هوائي 4G LTE هو وضع الهوائي وتركيبه.

بعض العوامل الأخرى التي يجب أخذها في الاعتبار هي ارتفاع الهوائي، والمسافة بين الهوائيات الأخرى، وخط الرؤية والتداخلات من الأجهزة الأخرى. سيؤدي اختيار الهوائي الأنسب ووضعه في الموقع والموضع الأمثل إلى تحسين أداء الهوائي.

الخاتمة

جلبت تقنية الجيل الرابع LTE ترقيات كبيرة من حيث السرعة وعرض النطاق الترددي عن شبكات الجيل الثالث السابقة. لا تزال تقنية الجيل الرابع 4G جزءًا حيويًا من شبكات الاتصالات في معظم أنحاء العالم وتعمل بالتوازي مع تقنيات الجيل الخامس وما بعدها. تلعب هوائيات الجيل الرابع LTE دورًا رئيسيًا في إرسال واستقبال الإشارات بفعالية في الأنظمة، وهي متوفرة بأنواع مختلفة تعمل عبر نطاقات تردد 700 MHz إلى 2600 MHz. يمكن أن تكون إما اتجاهية أو متعددة الاتجاهات، داخلية أو خارجية، ويمكن تصميمها خصيصًا للاستخدام الداخلي أو الخارجي. سيمكّن التحليل والفهم الصحيح لهوائيات الجيل الرابع LTE المستخدمين من اختيار الهوائي الأنسب لتطبيقاتهم.