الهوائي هو مكون كهربائي مطلوب لإرسال واستقبال الكهرومغناطيسي الطاقة من المساحة المحيطة به من أجل إقامة اتصال لاسلكي بين اثنين أو أكثر من الأجهزة. مجموعة متنوعة من الأجهزة التي تستخدم الاتصالات اللاسلكية هائلة ، على سبيل المثال الهواتف المحمولة والمحطات الأساسية واتصالات الشبكة المحلية اللاسلكية (WLAN). بسبب مجموعة واسعة من الأجهزة التي تستخدم الهوائي ، وهناك حاجة إلى أنواع متعددة من الهوائيات ومتاحة. يتميز أداء الهوائي ، بشكل عام ، ببعض المصطلحات الأساسية ، مثل الهوائي الكفاءة واكتساب. في هذه المقالة ، هذه الخصائص الأساسية للهوائي وتعريفاتها هي أدخلت.

الهوائيات لها العديد من السمات المختلفة ونوع الهوائي المطلوب يعتمد على الكثير مميزات. واحدة من السمات الرئيسية هي تردد التشغيل أو الترددات. بعض الهوائيات من آلة إلى آلة (M2M) قد تعمل على نطاق ISM واحد فقط أثناء التنقل قد تحتوي الهواتف أو أجهزة الكمبيوتر المحمول دونجل على ما يقرب من عشرة نطاقات تشغيل يجب تنفيذها جميعًا في جهاز واحد. اختيار تردد التشغيل لبعض الهوائيات في جزء منه يحدد المواد التي يمكن استخدامها لإنتاج الهوائي. وتشمل المواد المرن والسيراميك ، لوحة الصلب ،FR-4 ، أو بعض مواد الأسلاك.

نوع عنصر الهوائي هو سمة مهمة أخرى. لتنفيذ عدة تردد نطاقات في عنصر هوائي واحد ، هيائيات F- المقلوبة المستوية (PIFAs) شائعة الاستخدام ، ولكن monopoles مع العناصر الطفيلية معروفة جيدا ، أيضا. هذه الهياكل الأساسية للهوائي ، معًا مع هوائيات F التقليدية المقلوبة (IFAs) ، يمكن أيضًا استخدامها في هوائيات السيراميك. مع الأحدث التقنيات اللاسلكية ، واختيار ترددات التشغيل آخذ في الاتساع والتردد المخصص تتناقص العصابات مما يؤدي إلى زيادة الطلب على مساحة أكبر للهوائي وحجم على الجهاز في وقت يريد فيه المستهلكون أشياء أصغر ، خاصة مع الأجهزة المحمولة والمحمولة. أنه الهوائي الذي يأخذ العبء الأكبر من حجم القيد. لذلك ، حجم المادية لديها اتخذت على أهمية متزايدة في تصميم الهوائي.

تتضمن السمات الأخرى أداء الهوائي ، والذي يتم تقييمه من حيث الرنين عرض النطاق. يحتاج الهوائي بطبيعة الحال إلى تغطية جميع نطاقات التردد المقصودة مع انخفاض منخفض بما فيه الكفاية مطابقة منفذ تغذية الهوائي وأداء الإشعاع عالية بما فيه الكفاية. برغم من يمكن التحقق من النطاق الترددي للرنين في البداية باستخدام محلل شبكة (مطابقة المعاوقة) ، يتم إجراء تقييم أكثر جدوى في غرفة عديمة اللون باستخدام جهاز سلبي أو نشط ل الحصول على قياس كفاءة الهوائي دقيقة.

يتم إجراء قياسات الهوائي المنفعل للأجهزة المنفعلة أثناء عملية البحث والتطوير بعض المبادئ التوجيهية للتقدم في تطوير الهوائي. إنها معلومات مفيدة للغاية أثناء عملية البحث والتطوير للهوائي لأنه يوجه المصممين نحو حل نهائي للهوائي.يمكن أن يكون الجهاز المنفعل نوعًا ما من نموذج نموذجي وليس مطلوبًا تشغيله لأن الفكرة في هذا هي مقارنة حلول الهوائي المختلفة مع بعضها البعض. الجهاز النهائي ومع ذلك ، يجب إجراء تقييم الأداء بجهاز نشط كامل الوظائف. هذه يكشف إذا كان هناك بعض التداخل الناجم عن الجهاز نفسه على تشغيل الهوائي. أي مشاكل تحتاج بطبيعة الحال إلى القضاء عليها. في قياسات نشطة واحد يقيس مجموع يشع القدرة (TRP) وحساسية الخواص الكلية (TIS) للجهاز. هذه الأرقام تجمع بين أداء الهوائي مع قدرة الراديو للجهاز. قيمة TRP تشير إلى مستوى الطاقة الذي يمكن لراديو الجهاز توصيله عبر الهوائي إلى المساحة المحيطة. يشير TIS إلى قدرة الراديو على استشعار الإشارات الواردة بمستوى طاقة منخفض. هذان مهمان يتم تحديد المعلمات بواسطة مشغلي شبكات الهاتف المحمول ، ويجب الوفاء بمتطلباتهم مسبقًا إلى الجهاز المصممة التي يتم تقديمها إلى السوق. من خلال التأكد من أن الهوائي يؤدي مع كفاءة عالية بما يكفي في جميع أنحاء نطاق التشغيل أو العصابات بأكملها مع جهاز نشط ، يضمن أن الهوائي وراديو الجهاز بأكمله من نوعية جيدة.

بعض مقاييس تقييم الهوائي الإضافية ، مثل قيمة نسبة الموجة الدائمة (SWR) ، العزلة بين عناصر الهوائي ، ومقاومة الهوائي المطابقة لخط التغذية ، هي الخصائص التي يتم التحقق مع محلل الشبكة. في بعض الحالات الكسب (الاتجاهية) واستقطاب الهوائي هي سمات مهمة. يمكن تحديد مقاييس هذه في غرفة عديمة اللون.بالنسبة للأجهزة متعددة الراديو ، تلعب العزلة بين عناصر الهوائي دورًا مهمًا للغاية ، مثل يجب أن تبقى العزلة بين الهوائيات عالية قدر الإمكان. في تطبيقات 4G الحديثة التي قد تشمل هوائيات متعددة تعمل على نفس نطاقات التردد (MIMO) ، يجب تقليل الارتباط بين عناصر الهوائي. يمكن أن يكون ارتباط الهوائي محسوبة باستخدام البيانات التي تم جمعها من قياسات كفاءة الهوائي. مع الأجهزة المحمولة التي لديها مشغل بشري ، يتم تحديد معدل امتصاص محدد (SAR) لقياس المعدل حيث يتم امتصاص الطاقة من قبل جسم المستخدم عند التعرض لحقل كهرومغناطيسي. SAR
يتم إجراء القياسات بواسطة مختبرات اختبار معتمدة مزودة بأجهزة خاصة و المعرفة لهذه القياسات التي تسيطر عليها للغاية.

يشع الكفاءة

الكفاءة المشعة هي مقياس للقدرة المشعة عبر الهوائي ككهرومغناطيسي موجة إلى القدرة تغذيها على محطات الهوائي. إذا كان يمكن جعل هوائي ليكون تماما مكون كهربائي مثالي ، فإنه يحول كل الطاقة التي يتم تغذيتها إلى أطرافها إلى مشع الطاقة الكهرومغناطيسية التي تنتشر في الفضاء المحيط. هذا ممكن فقط في النظرية ، وبالتالي في الحياة الحقيقية ، تُفقد دائمًا بعض القدرة التي تغذيها محطات الهوائي. إلى عن على على سبيل المثال ، يؤدي عدم التطابق بين عنصر الهوائي وشبكة التغذية إلى انقطاع الطاقة خسائر. أيضا المواد الهوائي الفعلي يفقد الطاقة فقط بطبيعتها ويخلق غير مقصودة الحرارة. كل هذه الخسائر تؤدي مجتمعة إلى مواقف يشع فيها الهوائي الكفاءة الفعلية العملية تكون دائمًا أقل من 100٪ (تساوي 0 dB). كفاءة الهوائي تقاس في حجرة غير مسببة عن طريق تغذية بعض الطاقة إلى منصات تغذية الهوائي وقياس القوة المجال الكهرومغناطيسي المشع في الفضاء المحيط. هوائي جيد ، بشكل عام ، يشع 50 - 60٪ من الطاقة التي يتم تغذيتها بها (-3 إلى -2.2dB).

كفاءة الهوائي هي مقياس مفيد وغني بالمعلومات عن "الكفاءة الاقتصادية" للهوائي. بنظرة سريعة ، يمكن لقدرة الهوائي على استخدام الطاقة التي تغذيها منصات الاتصال يمكن تقييمها وتحديد مقدار الطاقة المطلوبة من وحدة الراديو في من أجل تحقيق مستوى أداء معين. كفاءة الهوائي لا تعتبر الإشعاع الاتجاه وبالتالي هو مقياس أداء مفيد لقياس كفاءة المحمول الأجهزة ، التي لديها نمط الإشعاع متعدد الاتجاهات. في الأجهزة المحمولة ، لا محددة وأكد اتجاه الإشعاع. من ناحية أخرى ، إذا كان من المفترض أن يشع الهوائي في اتجاه محدد ، (أي أن الهوائي مصمم ليكون له بعض خصائص التوجيه في مخطط الإشعاع) ثم كسب الهوائي هو مقياس أداء أفضل.

من الممكن أن يكون للهوائي كفاءة جيدة ، ولكن في اتجاه أو اتجاهات محددة نمط الإشعاع لاغية ، وبالتالي يتم تسجيل أي إشعاع في هذا الاتجاه المحدد.

ربح

كسب هو مقياس هوائي يجمع بين كفاءة الهوائي وتوجيهه في واحد الشكل. الاتجاهية تعني أن الهوائي يشع بدرجة أكبر من الكفاءة الاتجاه في الفضاء المحيط بها من للآخرين. يعرف الكسب المطلق للهوائي بأنه النسبة لشدة الإشعاع في اتجاه معين لشدة الإشعاع التي سيتم الحصول عليها إذا تشع القدرة المقبولة من الهوائي بالتساوي في جميع اتجاهات الفضاء المحيط (أي متساوي الخواص). إذا لم يتم ذكر اتجاه محدد ، فسيتم استخدام اتجاه الإشعاع الأقصى لتحديد الربح. الاتجاهية وحدها قريبة جداً من هذا ، لكنها في الواقع تصف فقط خصائص اتجاه الهوائي وبالتالي لا يتحكم فيها إلا من خلال المخطط. المصطلح "كسب الهوائي" هو في الواقع مضلل بعض الشيء ، لأن الهوائي هو عنصر سلبي يقوم به
ليس لديها أي خصائص تضخيم.

أحيانًا يتم توجيه مخطط إشعاع الهوائي عن قصد إلى اتجاه معين. هذه تُستخدم الهوائيات الاتجاهية بشكل شائع في المحطات الأساسية ، ولكن أيضًا في البعض الآخر تطبيقات مثل GPS حيث تكون بعض الخصائص الاتجاهية مرغوبة. منذ GPS الأقمار الصناعية في السماء ، يجب أن يكون الهوائي أكبر كفاءة الإشعاع نحو نصف الكرة العلوي. يتم قياس الكسب في حجرة غير مسببة عن طريق تغذية بعض القدرة على هوائي ثم قياس قوة المجال الكهرومغناطيسي المشع في زوايا مختلفة من المساحة المحيطة. من هذه البيانات يتم تحديد اتجاه الإشعاع الأقصى.

استخدام الكسب كمقياس للأداء ، حتى بالنسبة للهوائيات الاتجاهية ، له بعض العيوب. بالنسبة لمعظم المحطات المتنقلة ، فإن اتجاهها فيما يتعلق بأقرب محطة قاعدة هو من قبيل الصدفة. إشارة ينثر ويعكس عدة مرات من الأساس أي كائن في طريقها من المحطة الأساسية إلى المحطة المتنقلة. من وجهة نظر الهوائي وهذا يعني أن إشارة تصل إلى المتلقي يمكن أن تصل إلى حد كبير من أي اتجاه من الفضاء المحيط ولا يمكن تحديد الاتجاه الأمثل لاستقبال الإشارة مقدمًا. وبالتالي في المحمول الهوائيات ، ينبغي تصميم مخطط إشعاع الهوائي على النحو متعدد الاتجاهات قدر الإمكان ، مما يجعلها فعالة على قدم المساواة في جميع الاتجاهات. والحقيقة هي أن هوائي مع قيمة كسب كبير في بعض الاتجاه المحدد قد لا تتلقى الإشارات التي تصل من اتجاهات أخرى بشكل جيد للغاية.

نبذة عامة

الكسب هو الطريقة الأكثر شيوعًا لقياس كفاءة الهوائي ، وبالتالي ، فإن أداء الهوائي. ومع ذلك ، فإن الكسب لا يقيس الكفاءة الكلية للهوائي. إنه يحدد فقط كفاءة الخرج المشع في اتجاه واحد في المرة الواحدة. هذا لا يقول شيئا حول مستوى الكفاءة الذي يحققه الهوائي في جميع الاتجاهات الأخرى المحيطة بـ هوائي. لا بأس إذا كان تطبيقًا يحتاج فيه كل أو أكثر خرج الهوائي ليتم توجيهك إلى موقع محدد وموقع هوائي الإرسال ثابت مع فيما يتعلق بهوائيات الاستقبال. إذا ، من ناحية أخرى ، كما هو الحال في العديد من التطبيقات اللاسلكية الأخرى بما في ذلك استخدام الهواتف المحمولة ، يجب أن تكون الإشارة المنبعثة من الهوائي متساوية قوي في أكثر من اتجاه ، ثم الكسب هو مقياس ضعيف للأداء. برغم من قد يكون الأداء جيدًا عندما تكون الإشارة في اتجاه اتجاه الأداء الأقصى ، قد يكون ضعيفًا أو غير موجود و / أو متدهورًا في مناطق أخرى. حتى لو كانت الإشارة على قدم المساواة
قوي في جميع الاتجاهات ، لا يوفر الكسب إجراءً لتحديد ذلك.

لأنه على نحو متزايد هناك المزيد من التطبيقات التي تتطلب إشارة غير موجهة ، والشركات يستخدمون الكفاءة المشعة كطريقة اختبار مفضلة. مع الكفاءة المشعة ، يمكن للمرء تحديد الكفاءة والأداء لجميع المناطق المحيطة بالهوائي. هذه تمكن المعرفة المهندس من تقييم ما إذا كان الهوائي سيلبي معايير الأداء أو إذا كان من الضروري تصميم هوائي يعطي أقصى أداء للهوائي بشكل موحد أو إلى اتجاهات متعددة ، بدلاً من اتجاه واحد فقط. يجب أن يكون للهوائي مخطط إشعاعي متعدد الاتجاهات قدر الإمكان بسبب احتمال وصول الإشارة يتم توزيعها بشكل موحد على كامل المساحة.

السابق:ماذا يعني أن يكون مضخم التردد اللاسلكي أحادي الطرف؟

التالى:ما هو الهوائي؟

اترك رسالة

قائمة الرسالة

تحميل التعليقات ...