هوائي UHF عمودي

أنواع هوائيات UHF الرأسية

تأتي الهوائيات الرأسية UHF بأنواع مختلفة، ولكل منها قدرات مميزة ومزاياها الخاصة.

• هوائي مع مستوى أرضي

  هوائي مستوى الأرض هو هوائي رأسي بسيط به أشعة في الأسفل. هذه الأشعة عبارة عن امتدادات لأذرع ثنائي القطب موازية للأرض. ستلامس أطراف الأشعة مستوى الأرض وستخلق ساقًا افتراضيًا لثنائي القطب. إذا كان الهوائي يحتوي على أرباع أطوال موجات ثنائي القطب، فإن كل ذراع من أذرع الأشعة الأربعة ستكون أيضًا ربع طول موجة. يصدر هوائي مستوى الأرض إشارات على شكل دونات حول الهوائي.

• هوائي خطي

  هذا الهوائي عبارة عن مجموعة من هوائيات ثنائية القطب مكدسة فوق بعضها البعض. يحتوي كل ثنائي قطب على كبل محوري متدرج الطور بينهما لضمان إشعاعها في انسجام. والنتيجة هي إشارة أقوى تزداد قوة عند التحرك نحو طرف الهوائي. يصدر هوائي خطي إشارة قوية جدًا تقل من المركز إلى الطرف. تتمتع هذه الأنواع من هوائيات UHF بقدرة منخفضة وهي مناسبة لأجهزة المشي باليد صغيرة الحجم. بينما تزداد تكلفة وتعقيد هوائيات محطة القاعدة الأكثر قوة، إلا أنها تستحق ذلك لأولئك الذين يبحثون عن اتصال طويل المدى.

• هوائي J-Pole

  هوائي J-Pole هو هوائي ثنائي القطب مطوي نصف طول موجة يتم تزويده من الأسفل. يخلق القسم القصير والطويل من ثنائي القطب نقطة لتوصيل الإشارة المشعة، مما يصدر إشارة مشعة بطول نصف موجة، لكن مع شكل أكثر إحكاما بسبب الطي. تشكل الساقان الاثنان لثنائي القطب المطوي شكل حرف J، ومن هنا جاءت التسمية. يتم تثبيته عادةً بشكل أفقي، ويمكن تثبيته على الأرض أو على عمود. يصدر هذا النوع من الهوائيات إشارات في نمط دائري عمودي على طوله.

• هوائي الماس (هوائي شعاع مزدوج)

  يحتوي هذا الهوائي على شيء فريد بين عنصريه اللذين يشكلان شكل ماسة. لديه شعاعان يصدران إشارات متقطعة الاستقطاب. أحدهما أفقي والآخر رأسي، ويمكنه التبديل بين مرشحات الشعاع في نطاقي VHF وUHF. هوائي الماس هو نفس هوائي الشعاع المزدوج ويحتوي على ثنائي قطب يشكلان أشعة متقاطعة. شعاع واحد مستقطب رأسيًا بينما الآخر مستقطب أفقيًا، ويمكنه التبديل بسرعة بين نطاقي VHF وUHF.

الوظائف والميزات

أحدثت هوائيات UHF الرأسية تأثيرًا كبيرًا على العديد من الصناعات، بما في ذلك راديو الهواة والاتصالات المتنقلة. تتمتع هذه الهوائيات UHF بالوظائف والميزات الأساسية التالية:

• تصميم مدمج

  تتمتع تصاميم الهوائيات بشكل عام بتكوين مدمج يقلل من حجم الجهاز دون المساومة على الأداء أو الكفاءة. مما يجعله مناسبًا للمستخدمين لتثبيته أو نقله حيث تكون المساحة محدودة.

• متعدد الاتجاهات

  تم تصميم معظم هوائيات UHF لكي تكون متعددة الاتجاهات في مستوى عمودي. هذا يعني أنها يمكنها إرسال أو استقبال إشارات بالتساوي في جميع الاتجاهات الأفقية. وبالتالي، الحفاظ على الاتصال مع الأجهزة المتنقلة وأجهزة المشي باليد الموجودة في مواضع متنوعة حول الهوائي.

• زيادة الكسب

  تشتهر هوائيات UHF بزيادة الكسب في وضع الاستقطاب الأفقي أو الرأسي. يساعد ذلك في جعل الإشارات أكثر وضوحًا بحيث يمكنها الوصول إلى مسافات أبعد. كلما زاد الكسب، زادت قدرة الهوائي على الوصول إلى واستقبال الإشارات الضعيفة.

• امتثال شركات البث

  تم تصميم وبناء الهوائيات الرأسية للامتثال لشركات البث. يجب أن تلبي المواصفات وأن تكون مسموحًا باستخدامها على نطاقات التردد المخصصة لها.

• المتانة

  صُنعت معظم هوائيات UHF من مواد مقاومة للطقس تضمن أداءً يدوم طويلاً في كل من الظروف الخارجية والداخلية. يمكنها تحمل التعرض البيئي للرطوبة والتأثير والإشعاع فوق البنفسجي. يساعد ذلك في منع التآكل وضمان عمليات طويلة الأمد.

• مخرج تسلسلي RS-232

  تتميز بعض هوائيات UHF بمنفذ إخراج تسلسلي RS-232 لتوصيل الأجهزة ذات قدرات الاتصال التسلسلي. يمكن أن تشمل هذه الأجهزة أجهزة الكمبيوتر وسجلات البيانات وأجهزة التحكم. يسمح الإخراج للمستخدمين بالحصول على بيانات في الوقت الفعلي حول المعلمات مثل قوة الإشارة ومواقع قراءة العلامة وعدد القراءات.

• معالجة السرعة

  يحتوي الهوائي أيضًا على قدرة معالجة إشارة سريعة تساعده على الاستجابة بسرعة للتحديات المتغيرة في الاتصالات.

سيناريوهات هوائي UHF الرأسي

تشير تطبيقات هوائي UHF الرأسي في مختلف الصناعات إلى الاستخدام المكثف لترددات UHF، والتي تعد حيوية للقطاعات التالية:

• العسكرية والدفاع: يستخدم الجيش هوائيات UHF للاتصالات الأرضية الآمنة، ووصلات قيادة التحكم بالأقمار الصناعية، والرادار الدفاعي الجوي، والعمليات التكتيكية. تعد ترددات UHF ضرورية للاتصالات المتنقلة وحقول المعارك، وكذلك لأنظمة الرادار.
• البث: تلعب هوائيات UHF دورًا رئيسيًا في بث إشارات التلفزيون والراديو للوصول إلى المواطنين. يتم استخدام نطاق UHF لبث إشارات تلفزيون VHF وموجات الراديو الرقمية. يمكن نشر الهوائي على الأبراج أو المباني لضمان تغطية واسعة.
• اتصالات: تُستخدم هوائيات UHF الرأسية في الشبكات الخلوية، وأجهزة الاتصال اللاسلكية ثنائية الاتجاه، والخدمات اللاسلكية الأخرى، بما في ذلك Wi-Fi وبلوتوث. تمكن هذه الهوائيات الاتصالات المتنقلة، والوصول إلى النطاق العريض، وتنسيق وكالات السلامة العامة.
• السلامة العامة: يعتمد رجال الإطفاء وضباط الشرطة وأفراد الطوارئ على هوائيات UHF للاتصالات في حالات الطوارئ، وقيادة الحوادث، والعمل المشترك بين مختلف الوكالات. تُستخدم أجهزة الراديو UHF أيضًا في عمليات البحث والإنقاذ والاستجابة للكوارث.
• النقل: تعتمد شركات الطيران وشركات الشحن على هوائيات UHF للتحكم في حركة الطيران، وعمليات الطيران، والرادار، والملاحة. تُستخدم أجهزة الراديو UHF/VHF أيضًا في التعامل مع الأرضيات واللوجستيات.

لهوائي UHF الرأسي العديد من التطبيقات خارج هذه الصناعات. يمكن نشره في مزرعة هوائيات راديو هامشية عمودية لتعزيز التغطية وتحسين استقبال وإرسال الإشارات المتعلقة بتطبيقات أخرى، بما في ذلك:

• الاستشعار عن بعد: تُستخدم هوائيات UHF في الأقمار الصناعية للطقس، ورصد البيئة، والمراقبة لجمع البيانات حول الظروف الجوية والكشف عن المخاطر.
• الطب: تستخدم المستشفيات ومقدمو الرعاية الصحية هوائيات UHF للقياس عن بعد، والتصوير، وتتبع المعدات الطبية والمرضى.
• الزراعة: يستخدم المزارعون هوائيات UHF لمراقبة المحاصيل، وإدارة الري، والكشف عن الآفات، وتتبع الماشية. تعتمد الزراعة الدقيقة على الأقمار الصناعية وأدوات أخرى تستخدم نطاقات UHF للعمل.

هوائي UHF أداة متعددة الاستخدامات يمكنها تحسين قدرات الاتصال والكشف والقياس في مختلف القطاعات والتطبيقات. يجب مراعاة العوامل، مثل نطاق التردد والكسب والاستقطاب، عند اختيار الهوائيات لتلبية متطلبات التشغيل. إن الفهم الكامل لمواصفات هوائي UHF والأداء يمكن أن يزيد من فعاليته وموثوقيته في أي تطبيق. يمكن للهوائيات ذات الكسب التغلب على قيود خط الرؤية والحد من التداخل لتوسيع النطاق وتحسين جودة الإشارة.

كيفية اختيار هوائي UHF الرأسي

تُعد الهوائيات الرأسية لـ UHF شائعة جدًا لأنها توفر المساحة ويمكن تثبيتها على الأرض أو في البرج مثل الهوائيات الأفقية. ومع ذلك، قبل شراء هوائيات UHF الرأسية، من المهم التحقيق ومعرفة العوامل التالية التي تؤثر على أداء الهوائيات الرأسية.

• الطول: يمكن أن تصل إشارة UHF إلى مسافات أطول، وعادةً ما تعمل الهوائيات الأطول بشكل أفضل من الطرز الأقصر. ومع ذلك، يجب أن يكون الطول الفعلي للهوائي ربع أو نصف طول موجة UHF ليكون فعالاً.
• كسب الهوائي: يعني كسب أعلى أن الهوائي يمكنه إرسال واستقبال إشارات لمسافة أطول. لكن الطول الفعلي للهوائي ووزنه سيكونان أكبر. للوصول إلى مسافات أطول مع وجود عوائق أقل، اختر الهوائيات ذات الكسب الأعلى.
• نمط الإشعاع: تُرسل الهوائيات الرأسية إشارات مباشرة لأعلى ولأسفل. يتم تحديد ما إذا كان الهوائي سيعمل بشكل أفضل في المناطق الحضرية ذات العديد من المباني أو في المناطق الريفية ذات المباني القليلة من خلال نمط إشعاع الهوائي.
• مواد البناء: يجب إبعاد القوى الخارجية الضارة مثل الرياح والمطر والثلج عن الهوائيات لتجنب تشوه الإشارات. يتم استخدام المعدن على نطاق واسع وهو مقاوم للطقس السيئ. ومع ذلك، فقد يتآكل بمرور الوقت. تعتبر الألياف الزجاجية خيارًا أفضل لأنها متينة ومقاومة للطقس.
• خيارات التثبيت: بعض الهوائيات الرأسية أثقل وتحتاج إلى مساعدة لتثبيتها على الأرض أو في البرج. نظرًا لذلك، قد يحتاج الأشخاص إلى تثبيت هوائيات رأسية على الصواري والأبراج لرفعها إلى أعلى للحصول على خط رؤية أفضل.
• فقدان خط التغذية: يمكن أن يفقد الكبل المحوري المستخدم لتوصيل الهوائي بالمستقبل أو المرسل بعض الإشارات. لاختيار كبل ذو درع كافٍ وجودة عالية لضمان الحد الأدنى من الفقد.
• مقاومة الطقس: قد يكون اكتشاف وإصلاح مشاكل الهوائيات الخارجية مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلًا. تأكد من أن هوائيات UHF الرأسية مقاومة للطقس وخطط لتثبيتها على ارتفاع مناسب لحمايتها من العناصر.

أسئلة وأجوبة

س: ما هو الارتفاع الفعال لهوائيات UHF؟

ج: ارتفاع الهوائيات التي تعمل فوق مستوى الأرض مهم. لكي تعمل ترددات UHF بشكل جيد، يجب أن يكون الهوائي على ارتفاع لا يقل عن نصف طول الموجة فوق الأرض. على سبيل المثال، يجب أن يكون هوائي 900 ميجاهرتز على ارتفاع 18 بوصة على الأقل من الأرض.

س: كيف تعمل هوائيات UHF؟

ج: تستقبل هوائيات UHF موجات كهرومغناطيسية يحولها موالف إلى أصوات وصور. تصدر أبراج التلفزيون موجات يلتقطها الهوائي ويُرسلها إلى الموالف.

س: هل تحتاج هوائيات UHF إلى خط الرؤية؟

ج: تعمل هوائيات UHF بشكل أفضل عندما يكون هناك خط رؤية واضح إلى برج البث. يمكن للعقبات مثل الأشجار والتلال أن تتداخل مع الإشارة. لمسافات أطول، يجب أن يكون البرج على ارتفاع 400 قدم على الأقل.