اقرأ في هذا المقال
- أساسيات نظام الاتصالات باستخدام هوائي متعدد السماحية
- مبدأ عمل نظام الاتصالات باستخدام هوائي متعدد السماحية
- تطور عمل نظام الاتصالات باستخدام هوائي متعدد السماحية
قد يشمل نظام الاتصالات باستخدام هوائي متعدد السماحية على جهاز بهوائي متعدد القوائم له قلب حيث يحتوي القلب على منطقة أولى مع ثابت عازل أول ومنطقة ثانية مع ثابت عازل ثاني، وحيث يكون ثابت العزل الثاني أعلى من أول ثابت عازل، ويمكن أن يشتمل الجهاز على دليل موجي مقترن بالنواة وحيث يتم تكوين الدليل الموجي لحصر الموجة الكهرومغناطيسية جزئياً على الأقل داخل القلب في المنطقة الأولى.
أساسيات نظام الاتصالات باستخدام هوائي متعدد السماحية
يتم تقديم نظام اتصالات موجي موجه لإرسال واستقبال إشارات الاتصالات مثل البيانات أو الإشارات الأخرى عبر الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة، وتشمل الموجات الكهرومغناطيسية الموجهة وعلى سبيل المثال الموجات السطحية أو الموجات الكهرومغناطيسية الأخرى المرتبطة، أو الموجهة بواسطة وسيط نقل وسيكون من المدرك أنّه يمكن اعتماد مجموعة مختلفة من وسائط النقل، مع اتصالات الموجة الموجهة دون الابتعاد عن نماذج محددة.
في الاتصالات الساتلية يعتبر هامش الارتباط وبالتالي خصائص إشعاع الهوائي من العوامل الرئيسية لضمان توفير وصلة اتصال قوية بين الجزء الفضائي والأرضي، وللقياس عن بعد أو التحكم عن بعد ونقل بيانات الحمولة يتم استخدام هوائيات (isoflux) على نطاق واسع في أنظمة الاتصالات الساتلية لتوجيه الموجات الكهرومغناطيسية بكفاءة.
لتقليل التعقيد وتكلفة التصنيع يفضل الهياكل البسيطة للهوائي، حيث تم تصميم هوائي متعدد القوائم لاستخدامه في الجزء الفضائي للنظام الفرعي للاتصالات الساتلية في مدار أرضي منخفض، كما يتمتع هوائي (polyrod) بكسب أقصى يبلغ حوالي (600 زاوية) ارتفاع للهوائي، وعلاوة على ذلك فإنّ عرض النطاق الترددي للمقاومة هو (750 ميجاهرتز) بقيمة (11%) وهو مناسب إلى حد ما للاستخدام في أجهزة الإرسال ذات معدل البيانات العالية.
باستخدام (CST Microwave Studio TM) وهو محلل المجال الزمني الكهرومغناطيسي ثلاثي الأبعاد المتاح تجارياً، وتم تقديم الاتجاهية والكسب والنسبة المحورية لمستوى الارتفاع في (X-Band) وخاصية فقدان العودة، وبناءً على النتائج التي تم الحصول عليها يمكن استخدام هوائي (polyrod) المصمم، حيث يلزم مخطط إشعاع شعاع مخروطي الشكل.
مبدأ عمل نظام الاتصالات باستخدام هوائي متعدد السماحية
يشتمل نظام الاتصالات باستخدام هوائي متعدد السماحية على توليد موجة كهرومغناطيسية بواسطة جهاز إرسال لجهاز اتصال وفقاً لتردد التشغيل، وتتضمن الطريقة تسهيل بواسطة دليل موجي لجهاز الاتصال انتشار الموجة الكهرومغناطيسية إلى واجهة مركزية لهوائي متعدد الموجات لجهاز الاتصال، وكما تتضمن الطريقة إرسال إشارة لاسلكية تعتمد على الموجة الكهرومغناطيسية عبر هوائي (polyrod).
يحول هوائي (polyrod) الموجة الكهرومغناطيسية إلى إشارة لاسلكية ويحتوي قلب هوائي (polyrod) على مناطق تزيد في ثابت العزل الكهربائي، وتنخفض في القطر الخارجي في اتجاه نحو نهاية بعيدة من القلب وكما يشتمل هوائي متعدد القوائم على قلب له منطقتان أولى وثانية، حيث يكون للمنطقة الأولى سماحية أولى وقطر خارجي أول وحيث يكون للمنطقة الثانية سماحية ثانية وقطر خارجي ثان، وحيث السماحية الثانية أعلى من السماحية الأولى.
يكون القطر الخارجي الأول أكبر من القطر الخارجي الثاني، كما يقترن اللب بدليل موجي يسهل إطلاق موجة كهرومغناطيسية تنتشر على طول القلب دون الحاجة إلى مسار عودة كهربي، ويبدأ جهاز الإرسال التشغيل تحت سيطرة وحدة التحكم عن طريق إرسال مجموعة من الموجات الموجهة، مثل إشارات الاختبار مثل الموجات التجريبية أو إشارات الاختبار الأخرى في مجموعة مناظرة من الترددات المرشحة أو الأنماط المرشحة الموجهة إلى جهاز إرسال عن بعد مقترن بوسيط الإرسال.
يمكن أن تتضمن الموجات الموجهة بالإضافة إلى بيانات الاختبار أو البديلة، ويمكن أن تشير بيانات الاختبار إلى التردد المعين المرشح أو أسلوب الموجة الإرشادية للإشارة، كما تستقبل وحدة التحكم في جهاز الإرسال عن بعد إشارات الاختبار أو بيانات الاختبار من أي من الموجات الموجهة، والتي تم استلامها بشكل مناسب وتخصص أفضل تردد مرشح أو وضع موجة موجهة، ومجموعة تمتلك الترددات المرشحة المناسبة أو أنماط الموجات الموجهة أو ترتيب الترددات المرشحة أو أنماط الموجات الموجهة.
يمكن لف أزواج الكابلات في لولب لتقليل التداخل بين الأزواج والكابلات الأخرى بالقرب من الأزواج، كما يمكن لف بعض الكابلات، بينما الكابلات الأخرى غير ملتوية لتقليل التداخل بين الكابلات وبالإضافة إلى ذلك يمكن أن يكون لكل كابل زوج مجدول أوضاع مختلفة وعلى سبيل المثال معدلات التفاف مختلفة لتقليل الحديث المتبادل بين الأزواج والكابلات الأخرى بالقرب من الأزواج.
يمكن تكوين قاذفات أو أجهزة اقتران أخرى للحث على موجات كهرومغناطيسية موجهة في الكابلات لها مجالات كهرومغناطيسية تمتد إلى ما بعد الغلاف إلى فجوات بين الكابلات؛ لتقليل التداخل بين الكابلات وكما أنّه يمكن دمج أي من النماذج السابقة للتخفيف من الحديث المتبادل بين الكابلات لتقليل التداخل المتبادل بينهما بشكل أكبر.
تطور عمل نظام الاتصالات باستخدام هوائي متعدد السماحية
يمكن أن يعمل كل هوائي بمثابة هوائي اتجاهي لإشعاع الإشارات اللاسلكية الموجهة إلى أجهزة الاتصال اللاسلكي، أو للحث على انتشار الموجات الكهرومغناطيسية على سطح وسط إرسال وعلى سبيل المثال خط كهرباء، كما يمكن توجيه حزمة الإشارات اللاسلكية التي تشعها الهوائيات عن طريق تكييف الطور أو الخصائص الأخرى للإشارات اللاسلكية المتولدة بواسطة كل هوائي.
يمكن وضع الهوائيات بشكل فردي في شكل دائري أي تجميع هوائي عموم لتوجيه الإشارات اللاسلكية في اتجاهات مختلفة، وكما يمكن تكوين الطوق المجوف لإصدار موجات كهرومغناطيسية من كل فتحة مع الحقول الإلكترونية المعاكسة عند أزواج من الفتحات المتناظرة، ويمكن للموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من مجموعة الفتحات أن تحفز بدورها الموجات الكهرومغناطيسية المرتبطة بالكابل للانتشار وفقاً لنمط الموجة الأساسي دون وجود أوضاع موجية أخرى مثل non أي أوضاع الموجة الأساسية.
في هذا التكوين يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أن تنتشر طولياً على طول الكابل إلى أنظمة الدليل الموجي المصب الأخرى المقترنة بالكابل، كما أنّه منذ الجزء المجوف للدليل الموجي المستطيل أقرب إلى الفتحة ويمكن أن تصدر الفتحة موجات كهرومغناطيسية ذات حجم أقوى من الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من الفتحة.
ولتقليل الاختلافات في الحجم بين هذه الفتحات يمكن جعل الفتحة أكبر من الفتحة ويمكن تطبيق تقنية استخدام أحجام الفتحات المختلفة لموازنة أحجام الإشارة بين الفتحات، ويمكن إضافة القرن المخروطي للمساعدة في تحريض الموجات الكهرومغناطيسية على الكابل، ويكون الكابل موصلاً غير معزول ويمكن أن يكون للموجات الكهرومغناطيسية المستحثة على الكابل بُعد شعاعي كبير.
ولتمكين استخدام (Hom) أصغر مدبب يمكن تطبيق طبقة عازلة على جزء من الكابل عند التجويف أو بالقرب منه، كما يمكن أن يكون للطبقة العازلة نهاية مدببة تواجه بعيداً عن الدليل الموجي ويتيح العزل المضاف للموجات الكهرومغناطيسية، والتي أطلقها في البداية بواسطة الدليل الموجي أن تكون مرتبطة بإحكام بالعزل، ممّا يقلل بدوره من البعد الشعاعي المجالات الكهرومغناطيسية.
قد تحتوي الموجات الكهرومغناطيسية الناتجة عن أنظمة الدليل الموجي على مكون إشارة ضعيف يحتوي على نمط موجة غير أساسي ومكون إشارة قوي إلى حد كبير له نمط موجة أساسي، وفقاً لذلك يكون للموجات الكهرومغناطيسية نمط موجة أساسي إلى حد كبير وقد تحتوي الموجات الكهرومغناطيسية التي تم إنشاؤها بواسطة أنظمة الدليل الموجي على مكون إشارة ضعيف يحتوي على نمط موجة أساسي ومكون إشارة قوي بشكل كبير له نمط موجة غير أساسي.
