هوائي VHF مقابل هوائي UHF

في أنظمة communication الحديثة، تعتبر الهوائيات مكونات أساسية تسمح بإرسال واستقبال الموجات اللاسلكية بترددات مختلفة. الهوائيات ذات التردد العالي جداً (VHF) والتردد العالي جداً (UHF) هما نوعان شائعان يلبيان مجموعة من متطلبات الاتصالات المشتركة.

A هوائي التردد فوق العالي جداً هو جهاز مخصص لاستقبال وإرسال الإشارات في نطاق التردد فوق العالي UHF، وهو نطاق الترددات فوق العالية (UHF) الذي يتراوح بين 300 mm و3 GHz. يكون التردد فوق العالي UHF أقل فعالية عند مروره عبر عوائق قريبة لأن موجاته الترددية أقصر. تُستخدم هذه الهوائيات في تطبيقات مختلفة بما في ذلك,

• البث التلفزيوني
• الاتصالات اللاسلكية co1TP14 اللاسلكية
• الهواتف المحمولة
• نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)
• الأقمار الصناعية co1TP14الاتصال عبر الأقمار الصناعية
• أنظمة الرادار

يُعرف الهوائي المصنوع لاستقبال الإشارات وإرسالها في نطاق التردد العالي جدًا باسم هوائي التردد العالي جداً. يغطي نطاق التردد هذا من 30 إلى 300 MHz ويستخدم، من بين أشياء أخرى مثل,

• هواة اللاسلكي
• Co1TP14راديو تجاري
• البث التلفزيوني
• الخدمات الإذاعية

هناك عدة أنواع مختلفة من الهوائيات ذات الترددات العالية جداً، بما في ذلك ياغي ذو ترددات عالية جداًوثنائي القطب، وهوائيات المستوى الأرضي. يتميز كل نوع من الهوائيات بخصائص توجيه وعرض نطاق ترددي فريدة، وهي جزء أساسي من الهوائي وضروري لنجاح الاتصال المشترك في نطاق التردد العالي جداً. الموجات ذات التردد العالي جداً (VHF) أفضل في اختراق العوائق وتشتيت الموجات حول العوائق.

في هذه المقالة، سنناقش كلاً من الهوائيات ذات التردد فوق العالي والتردد العالي جداً والخصائص التي تؤثر كثيراً عند الاختيار، مثل عرض النطاق الترددي، واختراق الإشارة، ونطاق الاتصال المشترك، وما إلى ذلك.

ماذا يعني التردد فوق العالي جداً (UHF) والتردد العالي جداً (VHF)؟

يشير مصطلحا UHF وVHF إلى مناطق مختلفة من طيف التردد اللاسلكي. يشير مصطلح VHF إلى التردد العالي جداً، الذي يغطي نطاقاً يتراوح بين 30 MHz و300 MHz، ويشير مصطلح UHF إلى التردد العالي جداً، الذي يتراوح بين 300 MHz و3 GHz. تُستخدم نطاقات التردد هذه لمجموعة متنوعة من تطبيقات الاتصالات المشتركة mm.

غالباً ما تكون ترددات VHF مناسبة للتطبيقات التي تتطلب اتصالاً بعيد المدى المشترك، خاصة في المناطق المفتوحة ذات العوائق الأقل، مثل البيئات الريفية أو الخارجية. يمكن أن تنتقل إشارات التردد العالي جداً VHF لمسافات طويلة مع توهين أقل، مما يجعلها مثالية للبث اللاسلكي والاتصال البحري المشترك.

من ناحية أخرى، تعمل الترددات فوق العالية بترددات أعلى وتوفر نطاقًا تردديًا أوسع، مما يجعلها مناسبة بشكل أفضل للتطبيقات التي تتطلب معدلات بيانات عالية. وتشمل هذه التطبيقات شبكة Wi-Fi، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والاتصالات الخلوية المشتركة، والبث التلفزيوني.

نطاق الترددات المختلفة

نطاق التردد هو الفرق الرئيسي بين التردد فوق العالي UHF والتردد العالي جداً VHF. فكما ناقشنا سابقاً، يتراوح مدى التردد UHF بين 300 MHz إلى 3 GHz، ويتراوح مدى التردد VHF بين 30 MHz إلى 300 MHz. بالمقارنة مع VHF، فإن موجات الراديو UHF أصغر. وهذا يشير إلى أن استقبالاً أوسع ينتج عن الموجات الأصغر حجماً التي تظهر عند الترددات UHF. ونتيجة لذلك، فإن جدران المباني والأشجار أكثر عرضة لتمرير إشارات UHF.

توجد أطوال موجية أطول في التردد العالي جداً (VHF) ويكون النطاق أعلى بسبب انخفاض توهين الإشارة. وعلى الرغم من أن نطاق الاتصال بالتردد فوق العالي (UHF) أصغر، فإن تقنية التردد فوق العالي تتيح نطاقاً ترددياً أكبر وتدعم التطبيقات التي تتطلب سرعات أعلى لنقل البيانات عبر هوائيات التردد فوق العالي.

عمر بطارية التردد فوق العالي UHF والتردد العالي جداً VHF هو فرق آخر. يتطلب التردد فوق العالي UHF عمراً أطول للبطارية بسبب تردده العالي.

Common استخدامات هوائي التردد العالي جداً

تأتي الهوائيات ذات التردد العالي جداً VHF بأشكال وأحجام متنوعة تتوافق مع مجموعة متنوعة من الاستخدامات. أحد هذه الهوائيات هو الهوائي ثنائي القطب، الذي يُستخدم كهوائي داخلي ذي تردد عالي جداً ويشار إليه أحياناً باسم "أذني الأرنب" بسبب شكله. تسمح مرونة الهوائيات ذات التردد العالي جداً باستخدامها في العديد من التطبيقات المختلفة للاتصالات ذات الترددات العالية جداً نظراً لمداها الاستثنائي وقدرتها على المرور عبر الحواجز الطبيعية مثل المباني.

1. إذاعة وتلفزيون FM

بالنسبة للبث الإذاعي على موجات FM، فإن نطاق التردد القياسي هو VHF، والذي يسمح بنقل الصوت بوضوح عبر مسافات طويلة. وتستخدم محطات التلفزيون الترددات ذات الترددات العالية جداً VHF على نطاق واسع، وتحديداً لبث القنوات التلفزيونية التناظرية.

2. Marine Communications

توفر أجهزة الاتصال اللاسلكي ذات الترددات العالية جداً VHF اتصالاً موثوقاً عبر المياه المفتوحة، مما يجعلها ضرورية للاتصال المشترك بين القوارب والمحطات الشاطئية.

3. شركة طيران Communication

يُستخدم التردد العالي جداً في الاتصال المشترك بين الطائرات ومراقبة الحركة الجوية لضمان اتصال متسق وواضح بين الطيارين والأرض.

4. راديو الهواة (هام)

عادةً ما يستخدم مشغلو هواة اللاسلكي عادةً التردد العالي جداً للاتصال اللاسلكي المحلي المشترك، خاصةً في المناطق الأقل حضرية حيث يمكن أن تصل الإشارات إلى مسافات بعيدة.

5. القياس عن بُعد والاستشعار عن بعد

يمكن استخدام الترددات العالية جداً (VHF) عند الحاجة إلى إرسال إشارات بعيدة المدى لتطبيقات الاستشعار عن بُعد مثل تتبع الحياة البرية والرصد البيئي.

Common استخدامات هوائي التردد فوق العالي

يُستخدم نطاق التردد فوق العالي من الطيف الكهرومغناطيسي في هوائيات التردد فوق العالي لاستقبال الإشارات وإرسالها على حد سواء. وقد تم استخدامها في العديد من السياقات المختلفة. وفيما يلي أكثر التطبيقات استخدامًا في التطبيقات الأكثر استخدامًا,

1. السلامة العامة وخدمات الطوارئ

تُستخدم الهوائيات ذات التردد فوق العالي UHF في الغالب من قبل مسؤولي السلامة العامة مثل الإطفاء والشرطة وخدمات الطوارئ الطبية للحفاظ على الاتصال المشترك على مساحة واسعة.

2. الاتصالات المتنقلة Co1TP14

تُستخدم هوائيات التردد فوق العالي UHF في الهواتف المحمولة والشبكات الخلوية لضمان الاتصال والاتصال الموثوق به.

3. الاتصال اللاسلكي

تُستخدم لأنظمة الاتصال اللاسلكية مثل Wi-Fi و Bluetooth وأجهزة التوجيه اللاسلكية. فهي تساعد في نقل واستقبال البيانات عبر مسافات قصيرة.

4. راديو

يتم استقبال وإرسال الإرسال اللاسلكي في نطاق التردد فوق العالي UHF باستخدام هوائيات UHF. تندرج أجهزة الاتصال اللاسلكي وأجهزة اللاسلكي ثنائية الاتجاه وغيرها من أجهزة الاتصال اللاسلكي ضمن هذه الفئة.

5. التلفزيون

يتم استقبال البث التلفزيوني عبر الهواء، وخاصة تلك التي تبث من القنوات في نطاق التردد فوق العالي، باستخدام هذه الهوائيات.

6. الأمن

تتيح الهوائيات ذات التردد فوق العالي نقل بيانات الصوت والفيديو لاسلكياً ويتم دمجها في أنظمة الأمن والمراقبة.

7. تحديد الهوية بالترددات الراديوية (RFID)

تستخدم أنظمة RFID، التي تستخدم بشكل متكرر لإدارة الأصول والتحكم في الوصول وتتبع المخزون، هوائيات UHF لقراءة وكتابة البيانات على علامات RFID.

8. ساتل الاتصالات Communication

الأقمار الصناعية co1TP14تتطلب تقنيات الاتصالات، مثل التلفزيون عبر الأقمار الصناعية وخدمات الإنترنت، هوائيات ذات تردد فوق العالي.

مزايا الهوائيات ذات التردد العالي جداً

انتشار الإشارة: الأطوال الموجية للبث بالتردد العالي جداً أطول نسبياً. ويزيد ذلك من المسافة التي يمكن للبث بالترددات العالية جداً عندما تكون هناك مساحات مفتوحة أكثر وعوائق أقل مثل الأشجار والمباني. الترددات المنخفضة غير قادرة على اختراق الأجسام الصلبة بعمق أكبر. لذا، فإن الترددات ذات الترددات العالية جداً (VHF) هي أداة جيدة للاتصال في الأماكن الخارجية والريفية. ونظراً لأنها تتكون من ترددات أقل، فإن فقدان الطاقة أثناء الإرسال منخفض نسبياً.

منطقة التغطية: التردد العالي جداً مفيد لتوفير التغطية في مناطق جغرافية أكبر مع عدد أقل من أجهزة إعادة الإرسال اللاسلكية أو البنية التحتية بسبب مداها الأطول. ولهذا السبب، فهي ميسورة التكلفة لتلبية احتياجات الاتصالات في مناطق واسعة مثل خدمات الغابات وإنفاذ القانون في المناطق الريفية ومهام البحث والإنقاذ.

طاقة منخفضة: تستخدم أجهزة VHF طاقة أقل من أجهزة UHF، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي تحتاج إلى عمر بطارية طويل.

التكلفة: تعتبر الهوائيات ذات الترددات العالية جداً خياراً أفضل لأنظمة الاتصالات المشتركة واسعة النطاق، حيث إن إنتاجها وصيانتها غالباً ما تكون أقل تكلفة.

مزايا الهوائيات ذات التردد فوق العالي

معدل بيانات عالي: في هوائيات التردد فوق العالي، يمكننا تحقيق معدل بيانات أعلى. وهذا يسمح باستخدام التردد فوق العالي UHF في التطبيقات التي تحتاج إلى بيانات في الوقت الحقيقي.

التوافق مع الإشارات الرقمية: تُستخدم الترددات فائقة التردد على نطاق واسع في قطاع البث الإذاعي والتلفزيوني. ونظراً لأن الإرسال التلفزيوني بالتردد فوق العالي يمكن أن يحمل معلومات أكثر من إشارات التردد العالي جداً، فإن جودة الصورة والصوت أعلى. ولضمان إرسال واستقبال إشارات تلفزيونية واضحة، خصصت العديد من الدول قنوات معينة ذات تردد فوق العالي للبث التلفزيوني.

المزيد من القنوات يمكن أن تستوعب نطاقات التردد فوق العالي (UHF) عدداً أكبر من القنوات مقارنةً بنطاقات التردد العالي جداً (VHF). يتيح ذلك المزيد من الخيارات والتنوع من حيث القنوات التلفزيونية ومحطات الراديو المتاحة.

التطبيقات العسكرية: يستخدم الجيش أيضاً تقنية هوائيات التردد فوق العالي (UHF) في أنظمة الرادار والاتصالات الآمنة. نظرًا لأن الهوائيات ذات التردد فوق العالي UHF تتمتع بنطاق تردد عالٍ يتيح نقل المزيد من البيانات. إنها أداة مثالية للعمليات العسكرية التي تتطلب اتصالاً آمنًا وموثوقًا communication.

حدود هوائيات الترددات العالية جداً

في الترددات العالية جداً، يمكن أن تتأثر جودة الإشارة بالتداخلات من المعدات الإلكترونية الأخرى التي تكون على ترددات عالية جداً. يمكن أن ينتج عن هذا النوع من التداخل ضوضاء ساكنة، وتدهور الإشارة، وفي حالات معينة قد ينتج فقدان الإشارة بالكامل.

ويلزم وجود هوائيات أكبر لأطوال موجية أطول، وهو ما قد لا يكون ممكناً للتطبيقات المحمولة أو الصغيرة. على سبيل المثال، من أجل الحصول على أفضل أداء، قد يحتاج هوائي البث بالتردد العالي جداً إلى أن يكون طوله بضعة أمتار.

تواجه إشارات الترددات عالية التردد (VHF) مشكلة في المرور عبر المباني في الأماكن الحضرية المزدحمة، مما قد يؤدي إلى ضعف التغطية في البيئات الداخلية. تواجه إشارات التردد العالي جداً توهيناً شديداً للإشارة (ضعفاً) عندما تلامس هذه العوائق. وينتج عن ذلك "نقاط ميتة" حيث تكون الإشارة أضعف من أن تكون مفيدة للغاية ويكون الاستقبال الداخلي ضعيفاً.

بما أن التردد العالي جداً يسمح عادةً بسرعات إرسال أقل من التردد فوق العالي، فهو غير مناسب للتطبيقات ذات معدل البيانات العالي. يحتوي التردد العالي جداً على نطاق تردد أقل من التردد فوق العالي، مما يقلل من كمية البيانات التي يمكن إرسالها في وحدة زمنية.

حدود هوائيات التردد فوق العالي

نطاق أقصر: بشكل عام، عندما تستخدم نطاقات التردد فوق العالي، فإنها تحتاج إلى المزيد من المحطات الأساسية أو محطات إعادة الإرسال لتغطية نفس المنطقة. وهذا يزيد من تكلفة النشر والتعقيد، مما يحد من استخدام هوائيات التردد فوق العالي في الأنظمة الكبيرة.

توهين أعلى: نظرًا لأن الطاقة التي تستهلكها نطاقات التردد العالي مرتفعة نسبيًا، فإن إشارات التردد فوق العالي تكون أكثر عرضة للتوهين مما قد يقلل من قوة الإشارة. وينتج عن ذلك فقدان ملحوظ في الإرسال.

عندما لا يتم الوصول إلى خط الرؤية، يكون التردد فوق العالي UHF أقل فعالية للاتصال لمسافات طويلة 1TP14، مما يقيد استخدامه في بعض التطبيقات. تنتقل إشارات التردد فوق العالي عادةً في خطوط مستقيمة، على عكس إشارات التردد العالي جداً.

في بعض التطبيقات، قد تحتاج الأجهزة ذات التردد فوق العالي إلى مزيد من الطاقة للحفاظ على اتصال جيد عبر مسافات أطول، مما يؤثر على عمر البطارية. تتطلب إشارات التردد فوق العالي طاقة أكبر للوصول إلى جهاز الاستقبال بسبب ترددها الأعلى، مما يؤدي إلى خسائر أكبر في الانتشار.

معايير اختيار الهوائي

قبل اختيار الهوائي المناسب لتطبيقك المحدد، قد تحتاج إلى التفكير في بعض الأمور.

كأحد أهم الأمور، من المهم تقييم المكان الذي ترغب في تركيب الهوائي فيه. تتوفر هوائيات داخلية لكل من الترددات ذات التردد العالي جداً والتردد فوق العالي. على سبيل المثال، صُنعت "آذان الأرنب" على شكل حرف V للكشف عن الترددات ذات الترددات العالية جداً. كما أن غالبية الهوائيات الداخلية ذات الألواح المسطحة مثالية لالتقاط الإرسال بالتردد فوق العالي.

ومع ذلك، حتى إذا قيل إن بعض الهوائيات الداخلية قادرة على استقبال إشارات التردد العالي جداً والتردد فوق العالي على حد سواء، فمن المشكوك فيه جداً أن تكون قادرة على استقبال إشارات التردد العالي جداً ذات التردد المنخفض بشكل جيد.

فيما يلي بعض المعايير المهمة التي يجب مراعاتها عند الاختيار بين الهوائيات ذات التردد العالي جداً (VHF) والتردد فوق العالي (UHF):

سيعتمد القرار بين التردد العالي جداً والتردد فوق العالي على طبيعة التطبيق، مثل البث أو الاتصالات المتنقلة أو الاتصالات المشتركة بين الأجهزة المحمولة أو الطائرات. وغالباً ما تستخدم تطبيقات الاتصالات بعيدة المدى ذات الترددات العالية جداً (VHF)، ولكن المهام التي تتطلب بيانات مكثفة تخدمها الترددات فوق العالية بشكل أفضل.

يعتمد الاختيار أيضاً على البيئة التي سيتم استخدام الهوائي فيها. فنظراً لاختراقه ونطاقه الأكبر، فإن التردد فوق العالي هو الأنسب للبيئات الحضرية الكثيفة، في حين أن التردد العالي جداً هو الأنسب للأماكن المفتوحة والمواقع الريفية.

التردد العالي جداً هو الخيار الأفضل إذا كان التطبيق يتطلب اتصالاً مشتركاً لمسافات طويلة. أما بالنسبة للتطبيقات قصيرة المدى التي تتطلب معدلات بيانات أعلى، فينبغي استخدام التردد فوق العالي UHF.

أحد أهم العوامل هو حجم الهوائي. فالهوائيات ذات التردد فوق العالي أكثر إحكاماً وخفيفة الوزن، لذا فهي مناسبة للتطبيقات المتنقلة والأجهزة المحمولة باليد. نظراً لحجمها الكبير، يتم استخدام هوائيات التردد العالي جداً في الأنظمة الثابتة أو المركبة على المركبات.

يُعاد استخدام هوائيات التردد فوق العالي UHF للتطبيقات مثل البث والاتصالات الرقمية المشتركة التي تتطلب معدلات نقل بيانات أعلى. يعد التردد فوق العالي جداً خياراً أفضل للبث الصوتي المباشر عبر مسافات طويلة.

الخاتمة

لقد ناقشنا حتى الآن الاختلافات الرئيسية بين التردد فوق العالي والتردد العالي جداً (UHF) والتردد العالي جداً (VHF) التي يجب مراعاتها عند اختيار الهوائي المناسب لتطبيقاتك. نظراً للاختلافات في نطاقات التردد والطاقة والقيود الخاصة بهما، فإن الهوائيات ذات التردد العالي جداً والتردد فوق العالي لها حالات استخدام محددة. في حين أن أداء التردد فوق العالي UHF جيد في المهام ذات معدل البيانات العالي في المواقف الحضرية، فإن التردد فوق العالي VHF هو الأنسب للاتصال بعيد المدى المشترك 1TP14 والتطبيقات الخارجية. يمكن دعم الاختيار الذكي من خلال إدراك الاختلافات في استهلاك الطاقة وعرض النطاق الترددي واختراق الإشارة والحجم والمدى.

لذا، في النهاية، ستحدد البيئة المحيطة التي تقوم بتثبيت الهوائي فيها، وسياق التطبيق، ومتطلبات الاتصال المشترك communication الخاصة أي الهوائيات أفضل. سيوفر لك الاختيار الصحيح بين التردد العالي جداً والتردد فوق العالي (VHF) والتردد فوق العالي (UHF) تطبيقك أداءً وموثوقية أفضل في حالة الاستخدام المحددة، سواء كان ذلك للتطبيقات المتنقلة co1PTP14Tunication أو السلامة العامة أو الطيران أو التطبيقات البحرية.