ما الفرق بين هوائي LPDA و هوائي ياغي؟

في يومنا الحالي زادت الحاجة لاستخدام هواتفنا المحمولة طوال الوقت، ما يستدعي بقائنا على اتصال بالعالم الخارجي طوال اليوم للتواصل مع العائلة أو الأصدقاء أو لإنهاء الأعمال مهمة. وبسبب الزيادة في عدد مستخدمي الهواتف المحمولة، زاد الضغط على الأبراج الخلوية الموجودة ما تسبب في ضعف الإشارة للعديد من المستخدمين، هذا بالإضافة للعديد من الأسباب الأخرى التي ساهمت في ضعف أو انقطاع الإشارة.

وحاليًا، يعتبر مقوي إشارة الجوال هو الحل لهذه المشكلة، والذي أصبح متوفر في العديد من البلدان بأسعار ومدى تغطية متفاوتين.

هناك أربعة أجزاء لنظام تقوية اشارة الجوال:

• مقوي الإشارة، الذي يضخم إشارة الخلوية

• هوائي خارجي (يُعرف أيضًا باسم donor antenna) يرسل ويستقبل الإشارة من وإلى البرج الخلوي

• واحد أو أكثر من الهوائيات الداخلية (تسمى أيضًا هوائيات البث broadcast antennas) التي ترسل وتستقبل الإشارة من هاتف أو الأجهزة الخلوية الأخرى

• الكابلات المحورية التي تربط الهوائيات بمقوي الإشارة

بشكل عام، هناك نوعان من الهوائيات الخارجية لنظام تقوية اشارة الجوال:

• هوائي اتجاهي directional antenna، يرسل ويستقبل الإشارة من وإلى برج خلوي محدد

• هوائي أومني متعدد الاتجاهات omnidirectional antenna، يرسل ويستقبل الإشارات من وإلى جميع الأبراج الخلوية المحيطة

في هذه المقالة، سنناقش الهوائيات الاتجاهية directional antenna

كيف تعمل الهوائيات الاتجاهية؟

يعمل هذا النوع من الهوائي من خلال توجيهه (أو تركيزه) نحو مصدر الإشارة.

يمكن مقارنة نمط إشارة الهوائي الاتجاهي بالضوء الصادر من مصباح يدوي، والذي يكون أقوى في مركز الشعاع ويتناقص تدريجيًا نحو الحواف، مما يؤدي فقط إلى إضاءة منطقة صغيرة حيث يتم توجيه المصباح. وبالمثل، فإن الهوائي الاتجاهي له شعاع أفقي يتراوح عرضه بين 40 و 80 درجة، حسب نوع الهوائي. دائمًا ما يكون مركز الحزمة هو منطقة الإشارة الأقوى.

يتكون الهوائي الاتجاهي من ذراع طويل متصل به سلسلة من القضبان المعدنية الموصلة تسمى عناصر ثنائية القطب. يجب أن يكون العنصر ثنائي القطب بنفس الطول على جانبي ذراع الرافعة ليكونا متماثلان على المستوى الثنائي. الامتداد المشترك لعنصري ثنائي القطب هو نصف عرض الطول الموجي للتردد اللاسلكي الذي يرسلون ويستقبلون عليه (نصف موجة ثنائي القطب).

إذا كنت قد نشأت قبل منتصف الثمانينيات ، فقد تتذكر هوائي التلفزيون الضخم على السطح، والذي يعتبر مثال على هوائي اتجاهي ثنائي القطب. تشتمل هوائيات التلفزيون على السطح في الواقع على نوعين مختلفين من الهوائيات الاتجاهية على سارية واحدة.

هوائيات المباني الاتجاهية

هوائي LPDA (الهوائي الدوري اللوغاريتمي) هو عبارة عن مجموعة من العناصر ثنائية القطب، حيث يكون كل عنصر ثنائي القطب على ذراع التطويل أطول من العنصر الموجود أمامه، مما يعطي الهوائي شكلًا مثلثيًا. نظرًا لأنه يحتوي على العديد من العناصر ثنائية القطب بأطوال مختلفة، يمكن لهوائي LPDA الإرسال والاستقبال عبر نطاق واسع من الترددات.

يشير العديد من الأشخاص إلى هوائيات LPDA باسم “هوائيات ياغي Yagi”. يشبه هوائي ياغي هوائي LPDA، ولكن هناك اختلافات فنية مهمة بين الاثنين. يتمثل الاختلاف الأكبر في أن العناصر ثنائية القطب في هوائي ياغي تكون نفس الطول تقريبًا على طول طول الذراع بالكامل.

من خلال استخدام هوائي، يقوم زوج واحد فقط من العناصر بنقل واستقبال الإشارات الخلوية، في حين تقوم العناصر الأخرى بتضخيم الإشارة وتعكسها على زوج العناصر النشط. نظرًا لأن زوجًا واحدًا فقط من العناصر ثنائية القطب نشط، فإن تصميم هوائي ياغي يعمل على تردد واحد أو نطاق ضيق جدًا من الترددات.

ما يعني:

• تم تصميم هوائي ياغي ليعمل في نطاق تردد ضيق للغاية مع كسب إشارة أعلى، فهو هوائي ذو نطاق ترددي ضيق

• تم تصميم هوائي LPDA ليعمل في نطاق ترددي واسع مع كسب إشارة أقل، فهو هوائي واسع النطاق (عريض النطاق)

لا يمكن أن يعمل هوائي ياغي الخلوي إلا في نطاق تردد ضيق، ما يجعله مثاليًا لأنظمة السلامة العامة أو التطبيقات الأخرى حيث يحتاج المستخدم فقط إلى تضخيم مجموعة محددة من الترددات الخلوية.

ومع ذلك، تحتاج معظم مقويات الإشارات الخلوية التجارية والسكنية إلى أن تكون قادرة على العمل عبر نطاق واسع من الترددات (700-2200 ميجا هرتز). إذا تم طلب هوائي اتجاهي، فمن الأفضل استخدام هوائي LPDA واسع النطاق.