مبدأ عمل الهوائي

الهوائي

يعرف أيضًا باللاقط الهوائي، ويعتبر من المكونات الرئيسية في كل من الراديو، الرادار والتلفاز، إذ إنّ مهمته الرئيسية هي إرسال واستقبال الإشارات. يتكون غالبًا من مواد معدنية ومجموعة من القطع الإلكترونية المساعدة كالمكثفات أو ما يعرف بالمواسعات التي تعمل على استقبال الإشارة أو تستخدم لإرسال الإشارة أو بثّها في أجهزة أخرى. تعود نشأة الهوائي لعالم الفيزياء الألماني هاينريش هيرتز في الثمانينيات من القرن التاسع عشر معتمدًا على نظرية العالم جيمس كلارك في الكهرومغناطيسية وقد كان الهوائي آنذاك مكونًا من مكونات بدائية: كألواح معدنية و قضبان، ثم طوّره العالم الإيطالي ماركوني موضّحًا أهمية شكل الهوائي وهيكله في الترددات التي يُراد العمل عليها ثم تطورت صناعة الهوائيات في القرن الماضي للتمكن من تحديد الخصائص المُراد العمل بها. وفي هذا المقال سيتم شرح مبدأ عمل الهوائي.^[١]

مبدأ عمل الهوائي

إنّ المبدأ الرئيس في عمل الهوائي أنه يقوم بتحويل التيارات الكهربائية إلى موجات كهرومغناطيسية ذات تردد معلوم في حالة البث، و في حالة الاستقبال يعمل الهوائي على إعادة تلك الموجات الكهرومغناطيسية إلى تيارات كهربائية، تتم عملية تحويل التيارات الكهربائية إلى موجات كهرومغناطيسية من خلال ما يعرف بالحث الكهرومغناطيسي، ويتم تحديد التردد المراد بثُّه و معاملات أخرى كاتجاه الإشعاع و قوته بواسطة مجموعة من الإلكترونيات المرتبطة بدارة الهوائي ثم يتم إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية المحمّلة بالمعلومات المُراد نقلها عبر الفضاء ليتم استقبالها على الطرف الآخر بعملية عكسية و إعادتها إلى حالتها الكهربائية من خلال الهوائي حتى يتم التعرف عليها، تعتمد هذه العملية بشكل أساسي على معادلات عالم الفيزياء ماكس ويل. وتعد أهمية الهوائي الرئيسية قيامه بعملية التحويل ما بين التيارات الكهربائية و الموجات الكهرومغناطيسية بالقدر الأكبر من الكفاءة الممكنة و بنفس الخصائص المطلوبة المتمثلة بالتردد والإتجاه وشدّة كل من الترددات.^[٢]

كسب الهوائي

بعد أن تم شرح مبدأ عمل الهوائي لا بد من ذكر العامل الأهم لأي هوائي وهو كسب الهوائي; إذ يعرّف بأنه كفاءة الهوائي أي النسبة بين القدرة لهوائي مثالي بدون أي نقص أو خسارة إلى القدرة الفعلية لهوائي معين عند نفس العوامل كشدة وإتجاه الإشعاع أو المجال و عند نفس التردد، يشير مصطلح الكسب إلى الحد الأعلى من الكفاءة الممكنة لهوائي معين و يقاس بوحدة القياس الديسبل، ويوجد ثلاثة أنواع لكسب الهوائي يمكن تصنيفها اعتمادًا على الهوائي المستخدم لقياس قدرته وتحديدها كهوائي مثالي، وتصنف كما يلي^[٣]:

• الكسب المطلق: أو ما يعرف بالكسب المتناحي و تعود تسميته بذلك عند استخدام هوائي متناحي أي معزول في الفضاء كهوائي مثالي.
• الكسب بالنسبة إلى نصف موجة من هوائي ثنائي القطبية: وفي هذه الحالة يكون الهوائي المثالي المستخدم هو هوائي ثنائي القطبية له نصف موجة و يكون معزولًا أيضًا في الفضاء.
• الكسب بالنسبة إلى هوائي رأسي قصير: يكون الهوائي المثالي في هذه الحالة موصلًا خطيًا، و يعرف بأنه قصير إذ يكون طول الموجة أطول بكثير من أربعة أضعاف طول الهوائي.

المراجع[+]

1. ↑ "Antenna", www.britannica.com, Retrieved 28/04/2020. Edited.
2. ↑ "What is the working principle of an antenna?", www.quora.com, Retrieved 28/04/2020. Edited.
3. ↑ "antenna gain", www.its.bldrdoc.gov, Retrieved 28/04/2020. Edited.