هوائي ياغي بالتردد فوق العالي UHF: الدليل الشامل

إن هوائي ياغي ذو التردد فوق العالي جداً يستخدم على نطاق واسع هوائي اتجاهي الذي يعمل في نطاق الترددات العالية جداً (UHF)، وتحديداً الترددات بين 300 MHz و3 GHz. تم تصميم هوائي UHF Yagi Antenna بحيث يتم تركيز الإشارات اللاسلكية على اتجاه معين، مما يحسن استقبال الإشارة وإرسالها.

يعد هوائي Yagi، المعروف أيضًا باسم هوائي Yagi-Uda، خيارًا شائعًا في مختلف أنظمة الاتصالات المشتركة، من البث التلفزيوني إلى هواة اللاسلكي. إن خصائصه الاتجاهية تجعله فعالاً في التطبيقات التي تتطلب اتصالاً مشتركًا لمسافات طويلة1TP14، وكذلك في البيئات ذات التداخل العالي.

في هذه المقالة، سنستعرض في هذه المقالة كسب هوائي UHF Yagi واتجاهه وأنواع الموصلات المستخدمة ومسافة التغطية والمزايا ونصائح التركيب وغير ذلك الكثير.

نطاق تردد هوائي ياجي UHF UHF

يمتد طيف التردد العالي جداً (UHF) من 300 MHz إلى 3 GHz. وهذا النطاق شائع في أنظمة الاتصالات المشتركة نظراً لقدرته على حمل الإشارات عبر مسافات طويلة مع تداخل منخفض نسبياً، مما يجعله مناسباً لتطبيقات مثل البث التلفزيوني والهواتف المحمولة والاتصالات عبر الأقمار الصناعية وحتى شبكات Wi-Fi. ينقسم نطاق UHF إلى نطاقات فرعية مخصصة لاستخدامات مختلفة. تُصنع هوائيات Yagi عادةً لتعمل في نطاقات فرعية محددة للتردد فوق العالي، مما يوفر استقبالاً أفضل للإشارة وتركيزاً أفضل للطاقة في اتجاه معين.

على سبيل المثال، تُستخدم ترددات التردد فوق العالي (UHF) فقط في بث الإشارات التلفزيونية عبر الهواء، وأجهزة الراديو ثنائية الاتجاه، وأنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية. يمكن لهوائيات Yagi المضبوطة لهذا النطاق الترددي تحسين جودة وقوة الإشارات في الاستقبال.

التطبيقات ضمن طيف التردد فوق العالي جداً

يمكن استخدام ترددات UHF في أنواع مختلفة من التطبيقات العملية. دعونا نناقش بعضاً منها,

• البث: يستخدم نطاق التردد فوق العالي UHF على نطاق واسع لبث الإشارات التلفزيونية. وتبث العديد من محطات البث التلفزيوني عبر الأثير في نطاق التردد فوق العالي.
• الاتصالات المتنقلة Comm: تلعب الترددات فوق العالية UHF دورًا رئيسيًا في الاتصالات الهاتفية المتنقلة Comm، خاصة في الترددات التي تزيد عن 800 MHz.
• اتصالات الساتل Communications: غالبًا ما تستخدم الأقمار الصناعية التي تعمل في المدار الأرضي المنخفض (LEO) ترددات UHF للاتصال المشترك مع المحطات الأرضية. وتستخدم هذه الأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض للاتصالات العسكرية المشتركة وخدمات الأقمار الصناعية المتنقلة وبعض الاتصالات ذات النطاق العريض.
• الواي فاي والشبكات اللاسلكية: تعمل العديد من الشبكات اللاسلكية في نطاق التردد فوق العالي، لا سيما في النطاق 2.4 GHz، مما يجعلها مثالية لشبكات الواي فاي. نظراً لقدرته على الاختراق بشكل جيد، فهو مناسب جداً للاستخدام في المباني ذات الجدران السميكة.

كسب الهوائي والاتجاهية

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لهوائيات Yagi في قدرتها على توفير كسب واتجاهية عالية. كسب الهوائي هو مقياس لمدى قدرة الهوائي على تحويل طاقة الإدخال إلى موجات لاسلكية في اتجاه معين. وغالباً ما يقاس بالديسيبل بالنسبة لهوائي مرجعي (عادةً ما يكون هوائياً ثنائي القطب). يمكن أن توفر هوائيات Yagi مكاسب تصل إلى 17dBi، اعتمادًا على عدد عناصرها وتباعد العناصر وطول الهوائي.

بالمقارنة مع هوائيات متعددة الاتجاهاتالتي تبث الإشارات في جميع الاتجاهات، تركز هوائيات Yagi الطاقة في اتجاه واحد، وبالتالي تزيد من الطاقة المشعة الفعالة في هذا الاتجاه. وهذا يجعل هوائيات Yagi مثالية للاتصالات بعيدة المدى حيث يجب استهداف الإشارة، كما هو الحال في البث الإذاعي وراديو الهواة والاتصالات عبر الأقمار الصناعية. ومع ذلك، تكمن المشكلة في أن هوائي Yagi له عرض شعاع ضيق، مما يعني أنه يمكن استقبال الإشارة في منطقة أصغر فقط. وهذا يمكن أن يحد من مساحة التغطية ولكنه يزيد من مدى وقوة الإشارة.

تشير الاتجاهية إلى قدرة الهوائي على تركيز موجات الراديو في اتجاه معين. تقلل التوجيهية العالية من التداخل من الاتجاهات الأخرى، وهو أمر مفيد بشكل خاص في البيئات المزدحمة. ومع ذلك، فإن هذا التركيز يعني أيضاً أنه يجب توجيه الهوائي بعناية نحو الهدف. يمكن أن يؤدي سوء التوجيه إلى ضعف استقبال الإشارة أو الإرسال.

المزايا

• زيادة المدى: تسمح الإشارة المركزة بالاتصال المشترك طويل المدىmmunication.
• تقليل التداخل: من خلال تركيز الإشارة، تقلل هوائيات Yagi من التداخل من المصادر الأخرى، مما يحسن الجودة الإجمالية للاتصال المشترك1TP14.

القيود

• عرض الحزمة الضيق: على الرغم من أنه يزيد من المدى، إلا أن عرض الحزمة ضيق. لذا فهي تحتاج أيضًا إلى تصويب ومحاذاة دقيقة للإشارة للحصول على أداء عالٍ.
• القيود الاتجاهية: على عكس الهوائيات متعددة الاتجاهات، التي توفر تغطية في جميع الاتجاهات، يمكن لهوائيات Yagi التركيز على هدف واحد فقط في كل مرة، مما يحد من استخدامها في مواقف معينة.

أنواع مختلفة من الموصلات لهوائيات الياغي ذات التردد فوق العالي UHF

يعتمد أداء هوائي Yagi أيضاً على الموصلات المستخدمة لتوصيله بخطوط الإرسال. يتم استخدام أنواع مختلفة من الموصلات اعتمادًا على التطبيق المحدد ونطاق التردد. فيما يلي أكثر الموصلات المستخدمة في هوائيات الياغي ذات التردد فوق العالي UHF,

PL-259 (موصل التردد فوق العالي)

PL-259 هو أحد الموصلات الأكثر استخداماً في تطبيقات لاسلكي الهواة وغيرها من تطبيقات الاتصالات اللاسلكية. موصل PL-259 قوي ويوفر أداءً جيداً للتطبيقات ذات الترددات فوق العالية، على الرغم من أنه غير مناسب للترددات الأعلى بسبب احتمال فقدان الإشارة.

موصل من النوع N

تُعرف موصلات N-Type بفقدانها المنخفض للإشارة ومتانتها العالية، وكثيراً ما تُستخدم في التطبيقات عالية التردد، بما في ذلك التردد فوق العالي. كما أنها مقاومة للماء، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في الهواء الطلق.

موصل BNC

موصل BNC يستخدم فقط في تطبيقات الترددات اللاسلكية ويوفر إمكانيات التوصيل والفصل السريع. وهو أكثر استخداماً في معدات الفيديو والاختبار. ويستخدم أيضاً في بعض تطبيقات التردد فوق العالي.

موصل SMA

إن موصلات SMA صغيرة الحجم وخفيفة الوزن، وهي مثالية للتطبيقات التي يكون فيها الحجم والمساحة مهمين. وهي تستخدم فقط في الأجهزة المحمولة ومعدات Wi-Fi.

موصل من النوع F

يستخدم موصل النوع F-Type في المقام الأول للإشارات التلفزيونية، خاصة في تلفزيون الكابل وأجهزة استقبال الأقمار الصناعية. يوفر وصلة آمنة ويستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات الاستهلاكية.

موصل الشركة عبر الوطنية

يشبه موصل TNC (موصل Neill-Concelman الملولب) موصل BNC ولكنه يوفر اتصالاً أكثر أماناً بسبب تصميمه الملولب. وغالباً ما يتم استخدامه في تطبيقات الترددات اللاسلكية حيث يمكن أن يؤدي الاهتزاز أو الحركة إلى فك أنواع أخرى من الموصلات.

إلى أي مدى يمكن أن تغطي هوائيات UHF Yagi هوائيات UHF؟

دعونا الآن نركز على العوامل التي تؤثر على مدى هوائيات UHF Yagi. يتأثر مدى هوائي ياجي UHF Yagi بعدة عوامل، بما في ذلك كسب الهوائي، وارتفاع التركيب، والبيئة، وقدرة الإرسال، وخط الرؤية.

في الظروف المثالية، يمكن لهوائيات UHF Yagi تغطية مسافات تصل إلى عدة كيلومترات. ومع ذلك، تعتمد التغطية الفعلية على البيئة المحيطة وعوامل أخرى مثل التداخل والعوائق وتوهين الإشارة.

• كسب الهوائي: يمكن للهوائيات ذات الكسب الأعلى أن تنقل الإشارات عبر مسافات أطول من خلال تركيز الطاقة في اتجاه معين.
• ارتفاع التركيب: يؤدي تركيب الهوائي على ارتفاع أعلى إلى تحسين خط الرؤية وتقليل العوائق التي قد تتداخل مع الإشارة.
• البيئة: تلعب البيئة دوراً رئيسياً عند النظر في النطاق. قد تقلل المناطق الحضرية التي تحتوي على العديد من المباني أو العوائق الأخرى من نطاق الإشارة، بينما تسمح المناطق الريفية أو المفتوحة بتغطية أكبر.
• طاقة الإرسال: يمكن أن يؤدي إخراج طاقة أعلى من جهاز الإرسال إلى توسيع نطاق الهوائي، على الرغم من أن هذا الأمر غالباً ما يتم تنظيمه من قبل الوكالات الحكومية لمنع التداخل مع أنظمة الاتصال الأخرى.
• التردد: تميل الترددات المنخفضة ضمن النطاق UHF إلى الانتقال لمسافات بعيدة ولكنها أكثر عرضة للتداخل، بينما توفر الترددات الأعلى إشارات أوضح ولكن بمدى أقصر.

مزايا هوائيات ياغي ذات التردد فوق العالي UHF

توفر هوائيات Yagi العديد من المزايا، خاصة في نطاق التردد فوق العالي، مما يجعلها فعالة للغاية لمجموعة واسعة من التطبيقات.

فوائد هوائيات الياغي ذات التردد فوق العالي UHF

• مكاسب عالية: توفر هوائيات Yagi مكاسب أعلى بكثير مقارنةً بأنواع الهوائيات الأخرى، مما يجعلها مثالية للاتصال بعيد المدى1TP14.
• تحكم اتجاهي: تسمح الطبيعة الاتجاهية لهوائي Yagi بمزيد من التركيز على الاتصال المشترك 1TP14، مما يقلل من التداخل من الإشارات غير المرغوب فيها.
• الفعالية من حيث التكلفة: على الرغم من أدائها المتقدم، فإن هوائيات Yagi معقولة التكلفة نسبياً، مما يجعلها خياراً شائعاً للاستخدام التجاري والهواة على حد سواء.
• تصميم بسيط: إن البنية البسيطة لهوائيات Yagi تجعلها سهلة التصنيع والصيانة، مما يساهم في انتشار استخدامها على نطاق واسع.

بالمقارنة مع الهوائيات متعددة الاتجاهات، التي تبث الإشارات في جميع الاتجاهات، تركز هوائيات Yagi الطاقة في اتجاه واحد، مما يحسن من كفاءة الاتصال المشترك mmunication على مسافات طويلة. وهذا يجعل من هوائيات Yagi خياراً أفضل لأنظمة الاتصال من نقطة إلى نقطة مثل البث أو الاتصال عبر الأقمار الصناعية حيث تكون هناك حاجة إلى إشارة قوية في اتجاه معين. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب تغطية في جميع الاتجاهات، مثل شبكات Wi-Fi في منزلك، قد يكون الهوائي متعدد الاتجاهات خيارًا أكثر ملاءمة.

Common استخدامات وتطبيقات هوائيات الياغي ذات التردد فوق العالي

يمكن استخدام هوائيات UHF Yagi في مجموعة واسعة من التطبيقات. إن اتجاهها وكسبها العالي يجعلها فعالة بشكل خاص في الحالات التي تتطلب اتصالاً بعيد المدى أو الحالات التي تحتاج فيها الإشارات إلى التركيز في اتجاه معين.

والآن، دعونا نركز على بعض تطبيقات common,

• البث الإذاعي: يمكن استخدام هوائيات UHF Yagi في البث التلفزيوني والإذاعي لتحسين جودة الإشارات ونطاقها.
• راديو الهواة (راديو هام): غالبًا ما يستخدم مشغلو راديو هام هوائيات Yagi للاتصال عبر مسافات طويلة، وتحديدًا عندما تحتاج الإشارة إلى التركيز في اتجاه معين.
• الاتصالات الساتلية المشتركة مع الأقمار الصناعية: تُستخدم هوائيات Yagi للاتصال المشترك مع الأقمار الصناعية، خاصة في المدار الأرضي المنخفض (LEO)، حيث يكون الاتجاه وقوة الإشارة أمرًا بالغ الأهمية.
• الشبكات اللاسلكية: في المناطق الريفية، تُستخدم هوائيات Yagi لتوسيع نطاق الشبكات اللاسلكية، خاصةً شبكة Wi-Fi أو غيرها من خدمات النطاق العريض اللاسلكية. ويمكن استخدامها أيضاً في الاتصال الشبكي المشترك بين برجين.
• المجال العسكري والدفاعي: تُستخدم هوائيات Yagi في أنظمة الاتصالات المشتركة الآمنة co1TP14، حيث تساعد اتجاهاتها العالية على تقليل مخاطر اعتراض العدو لها.
• السلامة العامة: تستخدم خدمات الطوارئ هوائيات UHF Yagi ذات التردد فوق العالي للحفاظ على الاتصال المشترك في المناطق التي قد تكون فيها أشكال الاتصال المشترك الأخرى غير موثوقة أو غير متوفرة.

التثبيت والإعداد

إن التركيب الصحيح لهوائي UHF Yagi مهم جداً لضمان الأداء الأمثل. يجب وضع الهوائي بشكل صحيح ومحاذاة الهوائي مع الهدف وتثبيته بإحكام لتجنب الحركة أو المحاذاة الخاطئة.

الأشياء الرئيسية التي تحتاج إلى أخذها في الاعتبار عند تركيب هوائي UHF Yagi وإعداده هي كما يلي,

• تحديد الموقع: قم بتركيب الهوائي في موقع به أقل قدر من العوائق وعلى ارتفاع مناسب يزيد من خط الرؤية مع جهاز الاستقبال.
• المحاذاة: يجب توجيه هوائيات Yagi بعناية نحو الهدف لضمان أفضل استقبال أو إرسال للإشارة.
• التركيب: قم بتركيب الهوائي على هيكل ثابت بحيث يمنع أي حركة قد تؤثر على الأداء.

يمكنك الرجوع إلى دليل الإعداد الخاص بالشركة المصنعة للحصول على مزيد من الفهم حول تنفيذ أقواس التركيب والمكونات الأخرى التي تأتي مع الهوائي.

والآن، دعنا نناقش بعض النصائح لإعداد الهوائي بكفاءة,

• تحقق من خط الرؤية: تأكد من عدم وجود عوائق كبيرة بين الهوائي وجهاز الاستقبال.
• ضبط الارتفاع: يمكن أن يؤدي تركيب الهوائي على ارتفاع أعلى من الأشجار الكبيرة والمباني إلى تحسين جودة الإشارة بشكل كبير.
• استخدم مقياس الإشارة: يمكن أن يساعد مقياس الإشارة في ضبط اتجاه الهوائي للحصول على الأداء الأمثل. يمكن استخدام مقياس الإشارة في طرف جهاز الاستقبال لتوجيه الهوائي بشكل صحيح لتحقيق أقصى قدر من الاستقبال.

التكلفة والصيانة

تكون هوائيات UHF Yagi ذات التردد فوق العالي معقولة التكلفة بشكل عام، ولكن يمكن أن يختلف سعرها بناءً على الكسب والحجم والمواد المستخدمة. قد توفر الموديلات الأغلى ثمناً أداءً أفضل، ولكن حتى هوائيات Yagi للمبتدئين يمكن أن توفر قوة إشارة ممتازة للعديد من التطبيقات.

• تكلفة الشراء: اعتماداً على المواصفات، يمكن أن تتراوح تكلفة هوائيات ياغي من $50 إلى عدة مئات من الدولارات.
• الصيانة: من المهم حقاً التركيز على صيانة الهوائي بعد التركيب. وتشمل الصيانة الدورية فحص التآكل، وإحكام التوصيلات، واستبدال أي مكونات تالفة. ومع ذلك، تتطلب هوائيات ياغي الحد الأدنى من جهد الصيانة.

عندما نأخذ في الاعتبار طول عمر هوائيات Yagi، فإنها يمكن أن تدوم لسنوات عديدة، حتى في الظروف الخارجية. 

بعض المشاكل التي يمكن أن تحدث فيها هي اختلال المحاذاة أو أي توصيلات مفكوكة والتي يمكن حلها عن طريق ضبط اتجاهية الهوائي وارتفاعه أو استبدال المكونات المعيبة.

الخاتمة

تُعد هوائيات UHF Yagi أداة قوية للاتصالات بعيدة المدى في نطاق الترددات UHF. تجعلها طبيعتها عالية الكسب والاتجاه مثالية لتطبيقات مثل البث الإذاعي والاتصال عبر الأقمار الصناعية والشبكات اللاسلكية.

من خلال فهم العوامل الرئيسية التي تؤثر على أدائها مثل كسب الهوائي وارتفاع التركيب والظروف البيئية، يمكنك تحسين الإعداد للحصول على أفضل النتائج الممكنة. مع استمرار تطور التكنولوجيا، ستظل هوائيات Yagi مكونًا حاسمًا في أنظمة الاتصال المشترك التي تتطلب الدقة والموثوقية والأداء العالي.