هوائي نقطة الوصول عالية الكسب

أنواع هوائيات نقاط الوصول عالية الكسب

هوائي نقطة الوصول عالي الكسب هو هوائي يتمتع بكسب أعلى من هوائي قياسي. يتم قياس أدائه بوحدات ديسيبل بالنسبة إلى ثنائي القطب، أو dBd. تتضمن بعض أنواع الهوائيات عالية الكسب الشائعة:

• هوائي ياجي: يستخدم هوائي ياجي عالي الكسب موجهًا، وعاكسًا، وواحدًا أو أكثر من العناصر لتركيز موجات الراديو في اتجاه معين. يتمتع بكسب عالٍ وعرض نطاق ترددي ضيق. لذلك، يتم استخدامه بشكل أساسي في استقبال التلفزيون وأجهزة الراديو للهواة.
• هوائي دوري لوغاريتمي: يتمتع هذا الهوائي بعدة عناصر ثنائية القطب بأحجام مختلفة. توجد الأصغر منها في المقدمة والأكبر منها في الخلف. يتمتع هذا الهوائي بهيكل أكثر تعقيدًا من هوائي ياجي، ولكنه يوفر أداءًا عاليًا لدرجة عالية من التردد.
• هوائي عاكس مكافئ: يُعرف أيضًا باسم هوائي الصحن، يستخدم هذا الهوائي عاكسًا مكافئًا لتركيز موجات الراديو المستقبلة أو المنبعثة. هوائي الأقمار الصناعية ذو الكسب العالي 1.8 متر Ku-Band هو مثال على ذلك. يتمتع هذا الهوائي بكسب عالٍ وعرض نطاق ترددي ضيق، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الاتجاهية، مثل أطباق الأقمار الصناعية.
• هوائي حلزوني: يستخدم هوائي حلزوني موصلًا على شكل لفائف لبث أو استقبال موجات الراديو. يمكن أن يكون نمط إشعاعه محوريًا، أو عموديًا، أو مزيجًا من الاثنين. يتمتع هذا الهوائي بكسب مرتفع إلى حد ما، ويستخدم بشكل شائع في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية والفضائية.
• هوائي التصحيح أو الشريط: يتكون هوائي التصحيح عالي الكسب من ركيزة عازلة مع شريط معدني على جانب واحد وطائرة أرضية على الجانب الآخر. يتمتع بتكلفة تصنيع منخفضة، ووزنه خفيف، رقيق، ولديه أداء جيد. لهذا السبب، يتم استخدامه بشكل شائع في RFID، وGPS، وWLAN، وبلوتوث.
• هوائي المصفوفة: يتكون هوائي المصفوفة عالي الكسب من عناصر هوائية متعددة تعمل معًا لبث أو استقبال موجات الراديو. من خلال ضبط طور وسعة الإشارات من كل عنصر، يمكن للهوائي توجيه نمط الإشعاع الاتجاهي. توفر هوائيات المصفوفة كسبًا متزايدًا، وتوجيهًا محسّنًا، وقابلية للتكيف للتطبيقات مثل الرادار، واتصالات الأقمار الصناعية، والشبكات اللاسلكية.

الوظيفة والميزة

• الكسب:

  يشير كسب الهوائي إلى قوته. يعني الكسب الأعلى أن الهوائي يمكن أن يصل إلى مسافة أبعد. يوفر هوائي الكسب المنخفض تغطية في جميع الاتجاهات، وهو أمر جيد للمناطق التي يجب أن تكون فيها الإشارات متاحة بشكل متساوٍ في جميع أنحاء المنطقة. على العكس من ذلك، يركز هوائي الكسب العالي الإشارة بقوة في اتجاه واحد، وهو أمر مفيد لإرسال أو استقبال الإشارات لمسافات طويلة وزيادة منطقة التغطية في هذا الاتجاه. يمكن أن تكون الهوائيات عالية الكسب أكثر حساسية لالتقاط الإشارات من مصدر معين مع تقليل التداخل من المواقع الأخرى.

• نقطة التركيز:

  يوجد في كل هوائي نقطة تُسمى "الذراع" أو "نقطة التركيز" حيث يمكن تركيز الإشارات وتوجيهها. هذه النقطة مهمة لتقييم مدى قدرة الهوائي على العمل. تتمتع الهوائيات عالية الكسب عادةً بنقطة تركيز محددة جيدًا، مما يساعدها على إنتاج شعاع أقوى وأكثر تركيزًا.

• نمط الإشعاع:

  تُظهر طريقة إرسال أو استقبال الإشارات "نمط الإشعاع" للهوائي. تُنتج الهوائيات ذات الكسب العالي طاقة شعاعًا أكثر تحكمًا، مما يساعد على تقييم مدى فعاليتها في بث أو استقبال الإشارات في اتجاه معين. يعد فهم هذا النمط أمرًا حيويًا لمعرفة مدى عمل الهوائي في الإعدادات المختلفة.

• مطابقة المعاوقة:

  يجب أن تتطابق معاوقة الهوائي مع المعدات التي يتم توصيلها بها لتحقيق أقصى قدر من نقل الإشارة. تم تصميم الهوائيات عالية الكسب بعناية لضمان مطابقة معاوقتها بشكل صحيح عند تردد معين، مما يساعد على زيادة نقل الإشارة الفعال. يحسن هذا التصميم الأداء عن طريق تقليل فقدان الإشارة.

المتانة:

عند اختيار هوائي للاستخدام، من الضروري مراعاة الموقع والمواد التي يتم بناؤه منها. عادةً ما تتعرض الهوائيات التي يتم تركيبها في الهواء الطلق لعوامل جوية قاسية مثل المطر والرياح طوال عمرها. لمواجهة ذلك، تستخدم الشركات المصنعة بشكل شائع مواد مقاومة للعوامل الجوية لضمان طول العمر ضد العناصر البيئية. يمكن أن تشمل هذه المواد أعمدة خشبية معالجة مقاومة للتعفن، أو طلاءات مثل اليوريثان للأجزاء المعدنية، أو الفولاذ المجلفن.

الوصول والصيانة والتركيب:

من المهم التحقق من دليل المستخدم الذي توفره الشركة المصنعة قبل بدء أي أعمال تركيب. وذلك لأن الهوائيات قد تختلف عن بعضها البعض بسبب تصنيعها ونماذجها المختلفة، مما يؤثر على متطلبات التركيب وكذلك إجراءات الصيانة. يجب ألا ننسى أن التركيب الصحيح هو مفتاح عمل الهوائيات. قد تتطلب الهوائيات التي تحتاج إلى تركيب على ارتفاعات عالية خدمات تركيب احترافية بسبب المخاطر الأمنية المرتبطة بالعمل على السلالم والسقالات.

التنوع والتوافق:

يمكن أن تكون للهوائيات عالية الكسب موصلات مختلفة وقد تحتاج إلى العمل مع أجهزة مختلفة. من الضروري التأكد من أن موصلاتها ستكون متوافقة مع ما يلي: المودمات، وأجهزة التوجيه، والمعدات الأخرى المخصصة للاستخدام. علاوة على ذلك، تم تصميم بعض الهوائيات عالية الكسب للعمل على ترددات متعددة، بما في ذلك تلك المستخدمة في اتصالات الأقمار الصناعية وشبكات Wi-Fi. هذا يسمح لها بتوفير التغطية وتحسين قوة الإشارة لأجهزة وشبكات مختلفة.

السيناريوهات

• توسيع نطاق التغطية:

  في المناطق المفتوحة مثل المزارع أو الملاعب، حيث تحتاج إشارات Wi-Fi إلى الوصول إلى مسافات بعيدة، يتم استخدام الهوائيات عالية الكسب لتعزيز المسافة وتوفير الوصول إلى الإنترنت. وبالمثل، في المؤسسات الكبيرة مثل الجامعات أو المستشفيات أو مقار الشركات الرئيسية التي تضم مباني متعددة، يمكن نشر الهوائيات عالية الكسب لربط الهياكل المختلفة على مسافات طويلة وضمان توزيع إشارة قوية في جميع أنحاء الحرم الجامعي، مما يسهل تبادل المعلومات والاتصالات بسلاسة.

• التغلب على العقبات:

  في الأماكن التي يوجد بها الكثير من الحواجز، مثل الجدران السميكة أو الآلات، يمكن لبعض الهوائيات اختراق هذه الحواجز لمشاركة الاتصال. تكون الهوائيات عالية الكسب مفيدة لاختراق البيئات الصعبة، حيث يمكن للهوائيات في المناطق الحضرية الكثيفة ذات العديد من المباني العالية اختراق الازدحام للوصول إلى الأجهزة المحمولة. أيضًا، في بيئات صناعية معقدة مع الكثير من الأدوات، يمكن للهوائيات نقل الإشارات بين أجهزة العمال للسماح بالاتصالات المفتوحة.

• تغطية Wi-Fi المستهدفة

  تهدف هذه الهوائيات إلى تغطية مناطق محددة. على سبيل المثال، يمكن لهوائي اتجاهي بث الإشارة نحو تكوين خارجي بحيث يمكن للضيوف الوصول إلى Wi-Fi من مكان بعيد. يمكن لبعض الإعدادات عالية الطاقة تمديد الإشارات إلى المباني القريبة، مما يسمح بالربط بينهما إذا كان لابد من ربط مكتبين بالشبكة. يمكن استخدام هوائي ياجي لبث الإشارات من حرم جامعي كامل إلى آخر لشركتين تتبادلان المعلومات بينهما.

• الحصول على البيانات في الأماكن النائية:

  في بعض المجالات مثل أعمال النفط أو البحث عن المياه المتجمدة، يمكن للهوائيات عالية الكسب الخاصة التقاط البيانات من آلات بعيدة يصعب الوصول إليها. هذه الهوائيات ضرورية لالتقاط الإشارات من الأجهزة الموجودة في بيئات العمل النائية والقاسية للغاية مثل الارتفاعات العالية في التضاريس الجبلية، أو في أعماق حقول النفط الوعرة، أو الظروف الجليدية في القارة القطبية الجنوبية. تضمن هذه الهوائيات إمكانية الحفاظ على نقل البيانات والاتصالات لأغراض المراقبة والتشغيل في مثل هذه الظروف النائية والتحديات.

كيفية اختيار هوائي نقطة الوصول عالي الكسب

• منطقة التغطية والبيئة:

  يعد فهم المنطقة التي سيتم فيها وضع الهوائي أمرًا مهمًا لتقييم الاحتياجات المتعلقة بالنطاق والتغطية. بالنسبة للمساحات المفتوحة الكبيرة ذات العقبات القليلة، تكون الهوائيات ذات الكسب العالي أكثر فعالية لأنها توفر مسافة أكبر وإشارات أقوى. في التضاريس الصعبة ذات العقبات مثل الجدران أو الأشجار، قد تكون الهوائيات الكلية ذات الكسب المنخفض أفضل لأنها توزع الإشارات بشكل أكثر توازناً وتقلل من المناطق الميتة.

• نطاق التردد:

  عند اختيار الهوائيات، من الضروري مراعاة نطاق التردد الذي تستخدمه نقطة الوصول وكذلك الأجهزة المتصلة بالشبكة. تعمل العديد من نقاط الوصول على نطاقات Wi-Fi 2.4 جيجاهرتز و 5 جيجاهرتز، وهي متوافقة مع معظم الأجهزة الاستهلاكية. ومع ذلك، قد تتطلب تطبيقات الطلب العالي على السعة دعمًا لـ 6 جيجاهرتز باستخدام تقنية 802.11ax (Wi-Fi 6).

  يتميز كل نطاق بخصائص انتشار مختلفة. يوفر نطاق Wi-Fi 2.4 جيجاهرتز الأقل نطاقًا أوسع ويتغلغل في العقبات بشكل أفضل من نطاق 5 جيجاهرتز الأعلى. لضمان التوافق مع المعدات الموجودة، اختر الهوائيات التي تدعم نفس النطاقات مثل نقطة الوصول. تعتبر الهوائيات ثنائية النطاق أو ثلاثية النطاق مثالية لتكوينات متعددة الروابط.

  تتطلب هوائيات 2.4 جيجاهرتز شهادة FCC بسبب قلة قوة الإرسال، مما يجعلها بديلًا منخفض التكلفة. كن على دراية بأن هوائيات 5 جيجاهرتز قد يكون لها كسب أعلى ودعم نقاط الوصول ذات المستوى الاحترافي، لكن قدراتها على نطاقات Wi-Fi 2.4 جيجاهرتز و 6 جيجاهرتز ستكون مثل تلك المستخدمة في نماذج الاستخدام المنزلي.

• نوع الهوائي وعرض الحزمة:

  يعد النوع المختار للهوائي وعرض حزمتها أمرًا بالغ الأهمية لأنهما يحددان اتجاه الإشارة والنطاق. تركّز الهوائيات الاتجاهية الإشارة في اتجاه واحد. تزيد هوائيات نقطة الوصول عالية الكسب من قوة الإشارة ونطاق تغطية Wi-Fi. عند اتخاذ القرار بشأن أي منها للاستخدام، من الأفضل دائمًا البدء بتحديد المنطقة التي يجب أن تغطيها الإشارة. إذا كان سيتجاوز اتجاهًا واحدًا، فإن هوائيًا كليًا منخفض الكسب يكون أكثر فعالية. إذا كانت النية هي تمديد الإشارة في اتجاه واحد، فإن هوائيًا اتجاهيًا يكون مثاليًا.

  يجب أيضًا مراعاة عرض الحزمة، وهي الزاوية التي تغطيها الإشارة. يوفر عرض الحزمة الضيق (على سبيل المثال، < 45 درجة) وصلات نقطة إلى نقطة طويلة المدى، بينما يغطي عرض الحزمة الأوسع (على سبيل المثال، > 60 درجة) منطقة أكبر ولكنها تظل أقل تركيزًا. قد يكون للهوائيات عرضان للحزمة، أحدهما أفقي والآخر عمودي - اجمع هذين الرقمين للحصول على عرض الحزمة الإجمالي.

• التركيب والبيئة:

  يجب تحديد بيئات تركيب نقطة الوصول والهوائي لأنها تحدد السطح الذي يمكن تركيبها عليه ومتطلبات الطقس. تأتي الهوائيات مع خيارات تركيب متنوعة مناسبة لتركيب السقف، والجدار، والقطب، والصاري. تقاوم هوائيات IP-rated المقاومة للعوامل الجوية دخول الغبار والمياه في عمليات النشر الخارجية.

  حدد أجهزة وأدوات تثبيت متينة لتجنب انقطاع الإشارة وثغرات التغطية. يجب تركيب الكابلات والموصلات قبل توفير أحكام لتأمين نقطة الوصول والهوائيات لتجنب انخفاض التكاليف. نسّق ارتفاع الهوائي مع الهياكل الأخرى لتحقيق أقصى قدر من التغطية. إذا تم تلف الهوائي أو الكابل بسبب الصواعق أو السفر الجوي أو الظروف البيئية القاسية الأخرى، فقد تحتاج الهوائيات إلى حماية ضد زيادة التيار والأقفاص اللاسلكية.

س & ج

س1. كيف يعمل هوائي ذو كسب عالٍ؟

س2. ما هي فوائد الهوائيات عالية الكسب؟

يعمل هوائي نقطة الوصول عالي الكسب عن طريق زيادة الكسب، مما يساعد على تركيز الإشارة في اتجاه واحد. تجمع هوائيات نقاط الوصول وتنقل المزيد من الطاقة لتوفير نقاط وصول ذات نطاق أفضل، لكن منطقة التغطية تعتمد على البيئة.

اعتمادًا على نوع الهوائي، يمكن زيادة الإشارة اللاسلكية من 2 إلى 12 أضعاف النطاق القياسي. توفر الهوائيات الخارجية ذات الكسب العالي نقاط وصول ذات نطاق أفضل للاتصالات عن بعد. في المواقع النائية التي يصعب فيها الأسلاك، تمدد الهوائيات عالية الكسب النطاق. تخفف من التداخل الناجم عن الجدران والعقبات الأخرى في مسار الإشارة. تم بناء العديد من الشبكات اللاسلكية الناجحة باستخدام الهوائيات عالية الكسب.

س3. ماذا يفعل هوائي ذو كسب عالٍ؟

س4. لماذا يعتبر كسب الهوائي مهمًا؟

س5. ما هي العلاقة بين كسب الهوائي ومنطقة التغطية؟