ما هو الهوائي ثنائي القطب؟ دليل كامل

الهوائي ثنائي القطب هو أحد أنواع الهوائيات الأساسية والمستخدمة على نطاق واسع في أنظمة الاتصالات. تلعب الهوائيات ثنائية القطب، التي تشتهر ببساطتها وكفاءتها، دورًا محوريًا في تمكين الاتصالات اللاسلكية عبر مختلف التطبيقات، بدءًا من البث الإذاعي إلى شبكات إنترنت الأشياء الحديثة وشبكات الجيل الخامس. تعدد استخداماتها وسهولة تنفيذها جعل منها نقطة تحول في تطور تكنولوجيا الاتصالات.

تستكشف هذه المقالة الهوائيات ثنائية القطب بعمق ومبادئها الأساسية. سوف ندرس خصائصها الرئيسية وأنواعها المختلفة وأنماط الإشعاع. ستتم مناقشة التكوينات المتقدمة، مثل الهوائيات المصفوفة والتصاميم ثنائية الاستقطاب، لتسليط الضوء على قدرتها على التكيف في الأنظمة الحديثة. بالإضافة إلى ذلك، سنغوص في تطبيقات الهوائيات ثنائية القطب ومزاياها وقيودها ومقارنتها بالهوائيات أحادية القطب. وأخيراً، سنستكشف دورها في التكنولوجيا الحديثة، بما في ذلك إنترنت الأشياء والجيل الخامس والاتصالات الفضائية. في النهاية، ستحصل على فهم واضح لسبب بقاء الهوائيات ثنائية القطب لا غنى عنها في أنظمة الاتصالات.

ما هو الهوائي ثنائي القطب وكيف يعمل؟

إن أبسط أنواع الهوائيات المستخدمة على نطاق واسع في مجال الراديو والاتصالات السلكية واللاسلكية هو الهوائي ثنائي القطب، وهو مكون من عنصرين أو قضيبين موصلين يرسلان ويستقبلان الموجات الكهرومغناطيسية. وعادةً ما يكون للجزأين الموصلين أطوال متساوية من المعدن. وهو عنصر أساسي في أنظمة الاتصالات اللاسلكية بسبب تصميمه البسيط الذي يسمح له بإرسال واستقبال الإشارات بكفاءة عبر نطاق تردد واسع.

ينشأ مجال كهربائي حول الهوائي عندما يتم تطبيق تيار متردد (AC) على خط التغذية. يغير المجال الكهربائي اتجاهه بالتزامن مع التيار المتردد، مما ينتج موجات كهرومغناطيسية تشع من الهوائي.

طول الهوائي ثنائي القطب مهم لقدرته على العمل. يجب أن يكون بنسبة مئوية معينة من الطول الموجي للإشارة الراديوية التي يهدف إلى إرسالها أو استقبالها. يشير مصطلح "هوائي ثنائي القطب نصف الموجة" إلى أن هذا الطول عادة ما يكون نصف الطول الموجي. يحول الهوائي الطاقة الكهربائية بفعالية إلى موجات راديو عندما يتطابق الطول والطول الموجي.

تقوم الهوائيات ثنائية القطب ببث واستقبال الإشارات بشكل متساوٍ في اتجاهين متقابلين متعامدين على الهوائي، وهو ما يعرف بنمط الإشعاع ثنائي الاتجاه. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المجال الكهربي للتيار المتردد يكون أضعف ما يكون عند طرفي الهوائي وأعلى ما يكون في المركز. وبالتالي، فإن معظم الطاقة المنبعثة من الهوائي تكون موجهة عموديًا على طول الهوائي.

ينشأ تيار متناوب في موصلات الهوائي ثنائي القطب عندما تؤثر عليه موجات الراديو. يمكن تشغيل جهاز استقبال أو معدات إلكترونية أخرى بواسطة هذا التيار بمجرد انتقاله إلى خط التغذية. ومن خلال تحويل موجات الراديو إلى طاقة كهربائية، يعمل الهوائي ثنائي القطب كهوائي استقبال.

وبالتالي، عند الإرسال، يقوم الهوائي ثنائي القطب بتحويل الطاقة الكهربائية إلى موجات راديو، وعند الاستقبال، يحوّل موجات الراديو مرة أخرى إلى طاقة كهربائية. ولإرسال واستقبال الإشارات بفعالية، فإن طوله وتصميمه مهمان.

الخصائص الرئيسية للهوائي ثنائي القطب

1. تصميم بسيط

إن هيكل الهوائي ثنائي القطب، الذي يتكون من جزأين موصلين متساويين في الطول مقترنين بخط تغذية، يجعله بسيطاً. ويسهل تصميمه البسيط عملية النشر والتصنيع. يمكن تصنيع الهوائيات ثنائية القطب للعمل في نطاقات التردد العالي (التردد العالي) والتردد العالي جداً (VHF) والتردد العالي جداً (التردد العالي جداً) في طيف الترددات الراديوية.

2. الرنين عند نصف الطول الموجي

عادةً ما يكون لعناصر الهوائي ثنائي القطب نصف الطول الموجي لتردد التشغيل. وتتحقق كفاءة الإشعاع القصوى بفضل هذا الرنين. نظرًا لأن طول ثنائي القطب هو نصف طول الموجة وطول الرنين الأول، فإن نصف قطره ليس له أي تأثير على معاوقة مدخلاته. يعمل الهوائي بكفاءة عند تردد الرنين، الذي يحدث عند طول الرنين الخاص به، وهو ما يحدث عند طول الرنين.

3. نمط الإشعاع متعدد الاتجاهات

هذا الإشعاع متعدد الاتجاهات مثالي لربط الأجهزة على نفس المستوى وعلى جوانب متقابلة من بعضها البعض بسبب نمط الانبعاثات على شكل كعكة دائرية. وكثيراً ما يساء استخدامها في التطبيقات المتنقلة وداخل المباني. تفتقر الهوائيات ثنائية القطب متعددة الاتجاهات في التطبيقات المتنقلة إلى النمط المناسب المطلوب للاتصال ببرج على ارتفاع أكبر بكثير. تعتبر الهوائيات ثنائية القطب متعددة الاتجاهات في بعض التطبيقات سيئة بشكل خاص في عمليات النشر من نقطة إلى عدة نقاط، حيث قد يكون المستخدم في منطقة ميتة أثناء وقوفه مباشرة تحت هوائي الإرسال.

4. الاستقطاب الخطي

استقطاب الهوائي ثنائي القطب خطي بطبيعته. ويعتمد اتجاه الاستقطاب على كيفية تركيب الهوائي. تنتقل الطاقة على طول اتجاه عمودي على قضيب الهوائي ثنائي القطب عندما يشع الهوائي ثنائي القطب في اتجاه عريض.

5. المكاسب

كسب الهوائي هو معلمة محددة تستخدم لقياس مقدار اتجاهية نمط الإشعاع للهوائي. على وجه الخصوص، سيصدر الهوائي ذو الكسب العالي في اتجاه معين. كسب الهوائي هو ظاهرة سلبية يتم فيها ببساطة إعادة توزيع الكهرباء لتوفير المزيد من الطاقة المشعة في اتجاه معين بدلاً من إضافتها عبر الهوائي. يمكن التعبير عن كسب الهوائي على صورة dBi و dBd.

بالنسبة للهوائي ثنائي القطب المرجعي، يمكن حساب كسب الهوائي ثنائي القطب بوحدة dBd. كسب الهوائي ثنائي القطب هو 2.15 dBi كمرجع. باستخدام المعادلة dBi = dBd + 2.15، من السهل جدًا التغيير بين dBi و dBd بإضافة أو طرح 2.15.

أنواع الهوائيات ثنائية القطب

1. هوائي ثنائي القطب نصف الموجة

الهوائيات ثنائية القطب بنصف الموجة هي نوع محدد من الهوائيات ثنائية القطب حيث يكون طول ثنائي القطب نصف الطول الموجي عند تردد التشغيل. ويشار إلى هذا الهوائي عادةً باسم هوائي هرتز. وبالمقارنة مع الهوائيات الأخرى، يتميز هذا الهوائي ببنية رنين أبسط، مما يجعله مناسباً للإرسال والاستقبال في مجموعة متنوعة من التطبيقات. يعمل هذا الهوائي في نطاق التردد من 3 كيلوهرتز إلى 300 GHz.

وتوفر الهوائيات ثنائية القطب نصف الموجية المزايا التالية: فهي خفيفة الوزن وفعالة من حيث التكلفة، ولها مقاومة مدخلات مماثلة لمقاومة خط الإرسال. تشمل عيوب الهوائي نصف الموجي نمط إشعاعه متعدد الاتجاهات واستقلاليته، مما يسمح له بأن يكون بمثابة المكون الأساسي لأنواع أخرى من الهوائيات التي تعمل بترددات عالية جداً. أجهزة استقبال التلفزيون والراديو هي الأجهزة الأساسية التي تستخدم هذه الهوائيات.

2. هوائي ثنائي القطب مطوي

النوع المطوي من الهوائي هو مجموعة من الهوائيات ثنائية القطب التي يتم وصلها ببساطة واحدة تلو الأخرى لتشكيل حلقة سلكية رفيعة. وكما يوحي الاسم، يكون الهوائي ثنائي القطب مطويًا للخلف ويتكون من هوائيين ثنائيي الموجة نصفين، أحدهما منقسم في الوسط والآخر متصل. وفي كلا الطرفين، يتم طيهما وربطهما بالتوازي.

إن نمط الإشعاع للهوائي ثنائي القطب المطوي مماثل لنمط إشعاع الهوائي ثنائي القطب العادي، باستثناء مقاومة إدخال أكبر وتوجيهية ثنائية الاتجاه. عرض النطاق الترددي الواسع وقيمة مقاومة التغذية العالية لهذا الهوائي هي الخصائص الأساسية لاستخدامه. ونتيجة لذلك، تُستخدم هذه الهوائيات بشكل مستقل، وكجزء أساسي من هوائيات أخرى، ولتوفير نطاق ترددي عالٍ. هناك أنواع ثنائية الأسلاك وثلاثة أسلاك من هذه الهوائيات.

3. هوائي قصير ثنائي القطب

النوع الأساسي من الهوائي هو الهوائي ثنائي القطب القصير. وهو مجرد سلك يتم تغذيته في مركزه ويكون مفتوح الدائرة. في هندسة الهوائي، يعني مصطلحا "صغير" أو "قصير" دائمًا "بالنسبة لطول موجي". ولذلك، فإن حجم السلك فقط بالنسبة للطول الموجي لتردد التشغيل هو المهم، وليس الحجم الدقيق للهوائي ثنائي القطب. إذا كان طول القطب الثنائي القطب أقل من عُشر الطول الموجي، فإنه يعتبر قصيراً بشكل عام.

4. هوائي لوغاريتمي ثنائي القطب ثنائي القطب

يُطلق على الهوائي الاتجاهي متعدد العناصر ذي نطاق التردد الواسع للتشغيل اسم الهوائي اللوغاريتمي. وهو مثالي للتطبيقات التي تحتاج إلى حلول اتصالات موثوقة ومرنة التردد بسبب هيكله الهندسي المميز، الذي يتيح أداءً وكسباً ثابتاً على نطاقه الترددي.

5. الهوائي ثنائي القطب المتقاطع

الهوائي ثنائي القطب المتقاطع، المعروف أيضاً باسم الهوائي الدوار، هو نوع من الهوائيات اللاسلكية مكوَّن من هوائيين ثنائي القطب متطابقين يتم تغذيتهما في تربيع الطور وموضوعين بزاوية قائمة مع بعضهما البعض. التياران اللذان يتم تطبيقهما على ثنائي القطبين يكونان 90 درجة خارج الطور. تنعكس فكرة أن الهوائي يشبه الباب الدوار عند وضعه أفقياً في الاسم.

هناك وضعان لتشغيل الهوائي. يصدر الهوائي موجات راديو مستقطبة أفقيًا وعمودية على محوره عندما يكون في الوضع العادي. يبعث الهوائي إشعاعًا مستقطبًا دائريًا على طول محوره عندما يكون في الوضع المحوري. تعتبر هذه الهوائيات مثالية لتطبيقات MIMO وتطبيقات الأقمار الصناعية.

نمط الإشعاع للهوائيات ثنائية القطب

يكون نمط إشعاع الهوائي ثنائي القطب حلقي الشكل، ويشبه الدونات. له أقصى إشعاع عمودي على محور الهوائي وأقل إشعاع على طول المحور. هذا النمط فعال للاتصال الأفقي، مما يجعل الهوائيات ثنائية القطب متعددة الاستخدامات.

تكوينات ثنائي القطب الرئيسية 2 المتقدمة هي:

1. صفيفات الهوائيات باستخدام أقطاب ثنائية القطب

يمكن استخدام صفائف الهوائيات ثنائية القطب لزيادة التغطية والكسب والاتجاهية. وتُعد أنظمة الاتصالات واسعة النطاق والرادار مثالين على التطبيقات التي تستخدم هذه المصفوفات. تُستخدم عدة أقطاب ثنائية القطب، وغالباً ما تكون ثنائية القطب نصف الموجة، في بناء أنواع مختلفة من الهوائيات المصفوفة. ويهدف استخدام أقطاب ثنائية القطب المتعددة إلى تعزيز الكسب الاتجاهي للهوائي فوق الكسب الاتجاهي للقطب الثنائي القطب الواحد، حيث يتداخل الإشعاع من الأقطاب الثنائية القطب الفردية مع زيادة الطاقة المنبعثة في اتجاهات محددة. يتم تقسيم خط التغذية باستخدام شبكة كهربائية لتزويد العناصر بالطاقة في المصفوفات التي تحتوي على العديد من العناصر ثنائية القطب. تتم مراعاة التأخيرات الطورية النسبية الناتجة عن الإرسال بين النقطة المشتركة وكل عنصر بعناية.

من أجل تحسين كسب الهوائي في الاتجاهات الأفقية يمكنك تكديس الهوائيات في الاتجاه الرأسي في مصفوفة عريضة الجانب حيث يتم تغذية الهوائيات في الطور مع بعضها البعض. وهذا يحافظ على اتجاهية الهوائيات ثنائية القطب الأفقية واللاغية في اتجاه عناصرها. ومع ذلك، يصبح هذا الاتجاه الفارغ عموديًا في ما يسمى بمصفوفة الهوائي المتعامد إذا كان كل ثنائي القطب موجهًا عموديًا. وهذا يسمح للمصفوفة بالحصول على نمط الإشعاع متعدد الاتجاهات المطلوب عادةً (في المستوى الأفقي). في نطاقات الترددات ذات الترددات العالية جداً والترددات فوق العالية، حيث تكون الأطوال الموجية للعناصر صغيرة بحيث يمكن تكديس العديد منها على البرج، يتم استخدام المصفوفات العمودية المتعامدة.

2. تصاميم ثنائية القطب ثنائية الاستقطاب (هوائيات MIMO)

قد تتعامل ثنائيات الأقطاب ثنائية الاستقطاب مع إشارات متعددة في وقت واحد باستخدام هوائيين مستقطبين بشكل متعامد. تستفيد الشبكات اللاسلكية الحديثة بشكل كبير من هذا التصميم، وهو أمر ضروري لأنظمة MIMO ويزيد من إنتاجية البيانات وموثوقيتها. يُعرف الهوائي الذي يمكنه استقبال إشارات التردد اللاسلكي وإرسالها في نفس الوقت باستقطابين مختلفين، وعادةً ما يكون الاستقطاب أفقيًا أو رأسيًا، باسم هوائي MIMO ثنائي القطبين.

في اتجاه الانتشار، تنبعث إشارات التردد اللاسلكي بواسطة هوائيات مستقطبة خطياً في مستوى واحد. وبالإضافة إلى أنها تتطلب محاذاة بين جهاز الإرسال والمستقبل، يمكن توجيه الهوائيات ذات الاستقطاب الخطي إما عمودياً أو أفقياً. تبعث الهوائيات ذات الاستقطاب الدائري تردداً لاسلكياً في نمط أسطواني.

ينبعث كل من أنماط الترددات الراديوية الأفقية والرأسية في نفس الوقت بواسطة هوائيات مزدوجة الاستقطاب. إن تطبيق الهوائيات ثنائية الاستقطاب في الأماكن ذات الكثافة السكانية العالية هو فائدتها الرئيسية مقارنة بالهوائيات ذات الاستقطاب الأفقي والرأسي. حيث تشهد المناطق ذات الكثافة السكانية العالية ازدحاماً شديداً في الترددات اللاسلكية، والتي تتضمن مستويات عالية من التداخل والتشويش. وعلى النقيض من الهوائيات التقليدية ذات الاستقطاب الخطي، التي تشع بنمط خطي واحد فقط، تتغلب الهوائيات ثنائية القطبية على الازدحام من خلال الإرسال في كلا النمطين الأفقي والرأسي.

هناك ثلاث تقنيات لاستقطاب هوائيات التردد اللاسلكي: أكثرها شيوعاً هو الاستقطاب الرأسي، يليه الاستقطاب الأفقي وأقلها شيوعاً هو الاستقطاب الدائري. يتم تحديد اتجاه شكل موجة التردد اللاسلكي بواسطة مستوى المجال الكهربائي.

فيما يستخدم الهوائي ثنائي القطب؟

الهوائيات ثنائية القطب مهمة في أنظمة الاتصالات بسبب قدرتها على التكيف. وفيما يلي بعض التطبيقات الأكثر استخداماً:

1. البث الإذاعي

كثيراً ما تستخدم أجهزة الاتصالات اللاسلكية مثل أجهزة اللاسلكي وأجهزة الراديو ثنائية الاتجاه هوائيات ثنائية القطب. وهي تستخدم لإرسال واستقبال الإشارات قصيرة المدى.

2. البث التلفزيوني

وهي تضمن إرسال واستقبال الإشارات بشكل فعال، وكثيراً ما تظهر في هوائيات التلفزيون ذات التردد العالي جداً والتردد فوق العالي. يتم إرسال الإشارات التلفزيونية من محطات الإرسال إلى المنازل عبر هوائيات ثنائية القطب. ويمكن استخدامها أيضاً لاستقبال الإشارات التلفزيونية في المنازل التي لا يتوفر فيها اتصال بالإنترنت أو القنوات الفضائية.

3. الاتصال اللاسلكي

توفر الهوائيات ثنائية القطب اتصالاً موثوقاً وهي ضرورية لأجهزة البلوتوث وأنظمة Wi-Fi وحلول الشبكات اللاسلكية الأخرى. تعد أجهزة توجيه Wi-Fi ونقاط الوصول أمثلة على أجهزة الشبكات اللاسلكية التي تستخدم هوائيات ثنائية القطب. أصبح الوصول إلى الإنترنت اللاسلكي ممكناً بفضل مساعدتها في إرسال الإشارات واستقبالها بين الأجهزة.

4. الشبكات الخلوية

تستخدم المحطات القاعدية هوائيات ثنائية القطب لتوفير الاتصال الخلوي، مما يتيح الاتصال الموثوق به ونقل البيانات بسرعة. يتم إرسال الإشارات الخلوية واستقبالها بواسطة الهواتف المحمولة باستخدام هوائيات ثنائية القطب. وهي تدعم الاتصال الموثوق بين الأبراج الخلوية والأجهزة المحمولة.

5. راديو هام (راديو الهواة)

تُستخدم الهوائيات ثنائية القطب للاتصالات ذات التردد العالي جداً والتردد فوق العالي بسبب سهولة استخدامها وكفاءتها. وكثيراً ما يستخدم مشغلو راديو هام، الذين يشار إليهم عادةً باسم مشغلي راديو الهواة، هوائيات ثنائية القطب. وفي الاتصالات اللاسلكية الخاصة بالهواة يتم استخدامها في كل من إرسال واستقبال الإشارات.

6. اتصالات الطيران

تُستخدم الهوائيات ثنائية القطب في الطائرات لأنظمة الاتصالات ذات الترددات العالية جداً، والتي تضمن الكفاءة والسلامة في مجال الطيران. تستخدم أنظمة الرادار التي تكشف وتتبع الأجسام مثل السفن والطائرات وأنماط الطقس هوائيات ثنائية القطب. ومن خلال المساعدة في إرسال واستقبال إشارات الرادار، فإنها تتيح قياس مسافة الجسم وسرعته واتجاهه.

مزايا الهوائيات ثنائية القطب

1. البساطة

تصميم الهوائيات ثنائية القطب بسيط: قطعتان موصلتان متساويتان في الطول مقترنتان بخط تغذية. وبسبب بساطتها، يمكن بناؤها بمعرفة بسيطة بالتكنولوجيا والأدوات. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن استكشاف الأخطاء وإصلاحها وإصلاحها لا يتطلب سوى تعديلات أو استبدالات طفيفة، فإن طريقتها المباشرة تجعلها سهلة الصيانة.

2. الفعالية من حيث التكلفة

تُصنع الهوائيات ثنائية القطب من مواد يسهل الوصول إليها وبأسعار معقولة مثل النحاس والألومنيوم. وهذا، إلى جانب التصميم المباشر الذي يلغي الحاجة إلى مكونات معقدة، يضمن أن الهوائيات ثنائية القطب هي من بين خيارات الهوائي الأقل تكلفة. إنها مثالية للتركيبات واسعة النطاق مثل الإلكترونيات الاستهلاكية واسعة النطاق أو الإرسال اللاسلكي بسبب قدرتها على تحمل التكاليف.

3. تعدد الاستخدامات

يمكن تعديل الهوائيات ثنائية القطب بسهولة لمختلف نطاقات التردد عن طريق تغيير طول العناصر الموصلة. ونظراً لقابليتها للتكيف، يمكن استخدامها لمجموعة متنوعة من الأغراض، بما في ذلك الشبكات الخلوية والواي فاي عالي التردد والبث الإذاعي منخفض التردد على موجة AM. يتم ضمان قابليتها للتطبيق في أنظمة الاتصالات التقليدية والحديثة على حد سواء من خلال قدرتها على العمل بفعالية على نطاق من الترددات.

4. أداء موثوق

استُخدمت الهوائيات ثنائية القطب بفعالية لسنوات عديدة في الشبكات اللاسلكية والبث الإذاعي والتلفزيوني واتصالات الطيران. إن فعاليتها في إرسال واستقبال الرسائل، بالإضافة إلى أنماط الإشعاع المنتظمة، هي الأسباب الرئيسية لموثوقيتها. وتعتبر خياراً موثوقاً في الأنظمة الحرجة وغير الحرجة على حد سواء.

5. الإشعاع متعدد الاتجاهات

تشع الهوائيات ثنائية القطب الطاقة بشكل منتظم في المستوى الأفقي، مما يعني أنها توفر قوة إشارة متسقة في جميع الاتجاهات المتعامدة على محور الهوائي. وهي مثالية لتطبيقات مثل Wi-Fi والبث، حيث تكون التغطية في اتجاهات متعددة مهمة، بسبب نمط الإشعاع متعدد الاتجاهات. تعمل قدرتها على توفير تغطية أفقية متسقة على تحسين الاتصال وتضمن التشغيل الموثوق به في عدد من البيئات.

حدود الهوائيات ثنائية القطب

1. حجم الهوائي

ويرتبط الطول الموجي للإشارة التي يهدف الهوائي ثنائي القطب إلى استخدامها ارتباطاً مباشراً بطولها. الطول الكلي للهوائي في الهوائي ثنائي القطب ثنائي الموجة يساوي نصف الطول الموجي للإشارة. هناك حاجة إلى عناصر ثنائية القطب أطول للإرسال بتردد منخفض لأن الطول الموجي يزداد مع انخفاض التردد. على سبيل المثال، ثنائي القطب ثنائي الموجة المستخدم في راديو FM المصمم بتردد 100 MHz سيكون طوله 1.5 متر تقريباً. بالنسبة لتطبيقات مثل البث الإذاعي AM التي تحتاج إلى العمل بترددات منخفضة للغاية، قد يصبح هذا الحجم غير ممكن.

2. القيود الاتجاهية

تشع الهوائيات ثنائية القطب الطاقة بالتساوي عبر الهوائي وعادة ما تتضمن نمط إشعاع متعدد الاتجاهات في المستوى الأفقي. عندما تكون هناك حاجة إلى حزمة مركزة أو موجهة، كما هو الحال في أنظمة الاتصالات من نقطة إلى نقطة، يصبح هذا قيدًا، على الرغم من أنه مفيد للتطبيقات التي تتطلب تغطية واسعة. هناك حاجة إلى أجزاء أخرى، مثل العاكسات أو الموجهات (المستخدمة في هوائيات Yagi-Uda) أو دمج الأقطاب الثنائية القطب في صفائف، لتحقيق الإشعاع الموجه، مما يعقد التصميم.

3. مطابقة المعاوقة

يجب أن تتطابق معاوقة الهوائي مع معاوقة خط الإرسال وأي أجهزة متصلة للحصول على أفضل النتائج؛ وفي معظم أنظمة الاتصالات، تكون هذه المعاوقة 50 أو 75 أوم. في الفضاء الحر، تبلغ معاوقة مدخلات الهوائي ثنائي القطب القياسي حوالي 73 أوم. على الرغم من أن هذه القيم قريبة جدًا من القيم القياسية، إلا أن الاختلافات التي تعتمد على البيئة أو إعدادات التركيب قد تؤدي إلى عدم تطابق المعاوقة، مما قد يؤدي إلى فقدان الطاقة وانعكاس الإشارة. ويصبح النشر أكثر تعقيدًا عندما تكون هناك حاجة إلى تعديلات مناسبة، مثل استخدام موازنات أو دوائر مطابقة، لضمان نقل الطاقة بفعالية.

الهوائيات ثنائية القطب مقابل الهوائيات أحادية القطب

هناك طرق مختلفة يختلف فيها الهوائي ثنائي القطب عن الهوائي أحادي القطب. دعونا نحلل هذين النوعين من الهوائيات الاختلافات الأساسية بمزيد من التفصيل.

1. يحتوي الهوائي ثنائي القطب على إشعاع في الأسفل وحقول على كلا الجانبين. وعلى العكس من ذلك، الهوائي أحادي القطب له إشعاع صفري أسفل المستوى الأرضي وحقل واحد فقط في النصف العلوي من المنطقة.

2. لإنشاء مستوى أرضي اصطناعي، تتطلب الهوائيات ثنائية القطب عادةً مشعًا إضافيًا. ومن ناحية أخرى، يتطلب الهوائي أحادي القطب مستوى أرضي حقيقي.

3. تكون عناصر المشعاع في الهوائي ثنائي القطب 180 درجة خارج الطور. من ناحية أخرى، يحتوي الهوائي أحادي القطب على الموصل الخارجي للكابل المحوري والمستوى المرجعي لوصلة خط النقل. عند استخدام هوائي أحادي القطب، تشكل هذه الأنماط المستوى الأرضي.

4. ونمط إشعاع الهوائي ثنائي القطب متماثل عموديًّا، لكن نمط إشعاع الهوائي أحادي القطب ليس كذلك. وفي حين أن نمط إشعاع الهوائي أحادي القطب يعتمد على اتجاه المستوى الأرضي، فإن الهوائي ثنائي القطب هو نوع متكرر للغاية من الهوائيات.

5. الهوائي الأحادي القطب له عدد محدود من الأنواع والأصناف في السوق، في حين أن الهوائي ثنائي القطب هو هوائي شائع له العديد من الأصناف.

هوائيات ثنائية القطب بتقنية حديثة

أصبحت الهوائيات ثنائية القطب ضرورية لشبكات الجيل الخامس وأجهزة إنترنت الأشياء لأنها توفر خدمة موثوقة واتصالاً سريعاً في تصميمات صغيرة. فهي تلبي العديد من المتطلبات ومتطلبات البيانات العالية للتقنيات الحديثة. تُستخدم الهوائيات ثنائية القطب على نطاق واسع في العديد من تطبيقات التكنولوجيا اللاسلكية للاتصالات اللاسلكية. قد تدعم الهوائيات ثنائية القطب الاتصالات متعددة الترددات مثل 5G و LTE و Wi-Fi وما إلى ذلك لأنها غالبًا ما يكون لها نطاق ترددي كبير.

في الاتصالات الساتلية، تُستخدم الهوائيات ثنائية القطب المتقاطعة للاستقطاب الدائري، مما يسمح بإرسال إشارة موثوقة في الفضاء. وكثيراً ما توجد هوائيات سلكية بسيطة تسمى ثنائية القطب في أنظمة الاتصالات والبث الفضائي.

الخاتمة

إن بساطة الهوائي ثنائي القطب والقدرة على تحمل التكاليف والأداء يجعله خياراً ممتازاً. إنه سهل البناء ولا يحتاج إلى أي ضبط معقد أو دارات مطابقة. يمكن أن يعمل بشكل جيد عبر مجموعة متنوعة من الترددات وله نطاق ترددي كبير. يوفر الهوائي ثنائي القطب أيضًا تغذية متوازنة، مما يقلل من التداخل والضوضاء في الوضع المشترك. كل الأشياء في الاعتبار، يعد الهوائي ثنائي القطب خيارًا مثاليًا لتطبيقات متعددة.

في الختام، تتطلب الاتصالات اللاسلكية هوائيات ثنائية القطب. فهي توفر توازنًا جيدًا بين الأداء والبساطة. سيفيدك فهم الهوائيات ثنائية القطب في مجال الاتصالات اللاسلكية، بغض النظر عن خلفيتك.