ما هو الهوائي؟ تصنيف ومقاييس الهوائيات

الهوائي هو جهاز شائع نسبيًا، يستخدم على نطاق واسع في البث والتلفزيون والاتصالات الراديوية والرادار والملاحة والتدابير المضادة الإلكترونية والاستشعار عن بعد وعلم الفلك الراديوي وغيرها من المجالات. الهوائي هو جهاز يمكنه إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية بشكل فعال إلى اتجاه معين في الفضاء أو استقبال الموجات الكهرومغناطيسية بشكل فعال من اتجاه معين في الفضاء. يجب أن تحتوي جميع الأجهزة اللاسلكية التي تنقل الإشارات عبر الموجات الكهرومغناطيسية على هوائي.

تعريف الهوائي: الوظيفة الأساسية للهوائي هي إشعاع واستقبال موجات الراديو.

يحول التيارات عالية التردد إلى موجات كهرومغناطيسية عند الإرسال.

يحول موجات المد الكهربائية إلى تيارات عالية التردد عند الاستقبال.

تصنيف الهوائيات:

طرق التصنيف	أنواع
عن طريق الاستخدام	هوائيات الاتصالات، هوائيات البث، هوائيات الرادار، هوائيات الملاحة، هوائيات تحديد الاتجاه، إلخ.
بواسطة نطاق تردد التشغيل	هوائيات الموجات الطويلة، هوائيات الموجات المتوسطة، هوائيات الموجات القصيرة، هوائيات الموجات الفائقة القصر، وهوائيات الموجات الدقيقة
قوة الاتجاه	هوائيات شاملة الاتجاهات، هوائيات ضعيفة الاتجاه، هوائيات قوية الاتجاه، إلخ.
بواسطة خصائص الاستقطاب	الهوائيات المستقطبة الخطية، والهوائيات المستقطبة دائرية، والهوائيات المستقطبة بيضاويًا، وما إلى ذلك.
وفقا لمبدأ العمل	هوائيات الموجات الدائمة، هوائيات الموجات المتنقلة؛ هوائيات المصفوفة
عن طريق التحكم في الشعاع	هوائيات الحزمة الثابتة، والهوائيات الطورية، والهوائيات الذكية، وما إلى ذلك.
حسب البنية الأساسية	هوائيات خطية، هوائيات سطحية، هوائيات شقية
حسب الحجم الكهربائي	هوائي كهربائي صغير: الحجم أصغر بكثير من الطول الموجي العامل؛ هوائي كهربائي كبير الحجم: الحجم قابل للمقارنة مع الطول الموجي العامل

متطلبات الهوائيات:

• يجب أن يكون الهوائي قادرًا على تحويل أكبر قدر ممكن من طاقة الموجة الموجهة إلى طاقة كهرومغناطيسية. يتطلب هذا أولاً أن يكون الهوائي نظامًا مفتوحًا كهرومغناطيسيًا جيدًا، وثانيًا أن يكون الهوائي مطابقًا للمرسل أو المستقبل (وهو ما يتطلب حساب أو اختبار مقاومة إشعاع الهوائي).

•  يجب أن يسمح الهوائي بتركيز الموجات الكهرومغناطيسية قدر الإمكان في اتجاه محدد، أو زيادة قبول الموجات الواردة في اتجاه محدد إلى الحد الأقصى، أي أن الهوائي له اتجاهية (وظيفة اتجاهية).

• ينبغي أن يكون الهوائي قادراً على إرسال أو استقبال موجات كهرومغناطيسية ذات استقطاب محدد، أي أن يكون للهوائي استقطاب مناسب.

• يجب أن يتمتع الهوائي بنطاق تردد تشغيل كافٍ.

  
  

  مقاييس الأداء المشتركة للهوائيات:

• خريطة الاتجاهية

• معامل الاتجاهية

• يكسب

• مقاومة الإدخال

• معامل الموجة الدائمة

• كفاءة

  
  

  العوامل الرئيسية التي تؤثر على مقاييس أداء الهوائي:

  
  

• الأبعاد الكهربائية للهوائي

• شكل وهيكل الهوائي

• التوزيع الحالي على الهوائي

  
  

  
  

  الهوائيات بسيطة ومعقدة على حد سواء:

  
  

وتتم البساطة بشكل عام من خلال هياكل بسيطة مصنوعة من موصلات معدنية، مثل الأسلاك والصفائح المعدنية. عادة ما تكون الهوائيات البسيطة أحادية القطب (مثل الهوائي ثنائي القطب، والهوائي الرأسي أحادي القطب، وما إلى ذلك) أو أحادية الاتجاه (مثل الهوائي الاتجاهي). فهي بسيطة في الهيكل، وسهلة التصنيع، ومناسبة لبعض احتياجات الاتصالات اللاسلكية الأساسية، مثل أجهزة توجيه Wi-Fi المنزلية أو أجهزة راديو السيارة.

تتضمن التعقيدات، كما هو موضح أعلاه، نظريات أساسية غامضة للمجالات الكهرومغناطيسية، وخاصة في تصميم مجموعة هوائيات الرادار والاتصالات الساتلية، والتي تتكون من العديد من عناصر الهوائي الفردية وتتطلب محاكاة متطورة وأدوات محاكاة رقمية بالإضافة إلى التحقق التجريبي.