الهوائيات (تعريفها..أنواعها)

تعريف
الهوائي جهاز يرسل ويستقبل إشارات الراديو والتلفاز والرادار. تُحْمَل تلك الإشارات بوساطة موجات كهرومغنطيسية ، وتتنقل الموجات الكهرومغنطيسية عبر الفضاء بسرعة الضوء. وهي تختلف من حيث الطول الموجي ، ذات الصلة المباشرة بترددها، أي نسبة اهتزازها. وتبث محطات الإذاعة، والتلفاز، والرادار على أطوال موجات مختلفة، لكي لا تتداخل إشاراتها بعضها ببعض. ونوعا البث بوساطة محطات الإذاعة هما تضمين الاتساع، وتضمين التردد. وعمومًا، تستخدم محطات تضمين الاتساع أطوالاً موجية تتراوح بين 10 و2000م، بينما تستخدم محطات تضمين التردد، ومحطات التلفاز أطوالاً موجية طولها 3م فأقل. أما إشارات الرادار، فإنها تستخدم أطوالاً موجية يبلغ طولها بضعة سنتمترات. [1]
أنواع الهوائيات
هوائيات الاستقبال
يعتمد حجم تعقُّد الهوائي وشكله ومداه على طول الموجة المستقبلة ومداها. كما يمكن تصميم الهوائيات بخواص اتجاهية مختلفة، بحيث لا تضطر لإرسال والتقاط الإشارات بدرجة متساوية في الاتجاهات كافة.
يتكون أبسط هوائي من سلك واحد معلَّق أفقيًا، أو من قضيب معدني مستقيم. ويوصَّل أحد جانبي الهوائي بجهاز الاستقبال. ويعمل مثل هذا الهوائي الذي يسمَّى أحياناً القطب الأحادي، على نحو أفضل عندما يتماثل طوله مع رُبع الموجة المستقبلة أو المرسلة. وتستخدم الهوائيات القضيبية مع أجهزة استقبال تضمين التردد والتلفاز النقَّالة، ومع أجهزة الإرسال والاستقبال النقالة، مثل أجهزة راديو الميدان. وتستخدم الهوائيات أحادية السلك مع العديد من مستقبلات الموجات القصيرة.
وهوائي التلفاز الأوسع استخدامًا هو ثنائي القطب، الذي يتكون من قضيب معدني مستقيم، أو من سلك منشطر في الوسط. ويتكون الهوائي الثنائي المنطوي من قطبين ثنائيين يتصلان عند الطرفين، مع كون أحدهما مشطورًا. وينبغي أن يكون مجمل طول القطب الثنائي نصف الطول الموجي المستخدم لها. كما يمكن تقوية أداء الهوائي ثنائي القطب بإضافة العاكسات، والموجِّهَات المكوَّنة من قضبان معدنية، مماثلة في الطول تقريبًا للقطب الثنائي، وموضوعة وراء القطب الثنائي وأمامه. وتُوصَّل معظم هوائيات التلفاز مع أجهزة الاستقبال بوساطة حزمة أسلاك محمية، مما يحول دون التقاط جهاز الاستقبال للتداخل من الأجهزة الكهربائية المنزلية.
تُوجد أنواع أخرى عديدة من الهوائيات. وتحوي أجهزة استقبال تضمين الإتساع الحديثة هوائيًا مكونًا من مِلّف ملفوف حول قضيب مصنوع من الفرّيت. والفرِّيت مادة مغنطيسية تقوِّي الإشارات في الملف.
هوائيات الإرسال
تماثل في التصميم هوائيات الاستقبال. ويستخدم العديد من أنظمة الاتصال والرادار الهوائي نفسه للإرسال والاستقبال؛ إلاَّ أن تصميم هوائيات الإرسال، يجب أن يكون أكثر دقة وضبطًا. فالهوائي خاطئ البعد، سيرسل مجرد جزء صغير من الطاقة المنتجة من جهاز الإرسال، كما أن موقع هوائيات الإرسال من الأهمية بمكان، إذ يجب أن توضع هوائيات تضمين التردد والتلفاز في أعلى موضع ممكن، لزيادة مداها. وسبب ذلك هو أن إشارات تضمين التردد والتلفاز تنتشر أفقيًا، ولا يمكن استقبالها وراء الأفق كما هو مُشَاهَد من هوائي الإرسال. أما إشارات تضمين الإتساع فإنها ترتد من الغلاف الجوي العلوي، ويمكنها الوصول إلى ما وراء تقوُّس الكرة الأرضية.
هوائيات الأطباق
تتخذ شكل الطبق. كما أن الطبق جزء من قطع مكافئ، والهوائي الحقيقي موضوع في بؤرته. وفي إمكان هوائي الطبق إرسال موجات الراديو في حزمة موجية ضيِّقة، أو استقبال الموجات من اتجاه محدّد للغاية. ولذلك، فإن هوائيات الأطباق تستخدم في أنظمة الرادار، ولإرسال الإشارات إلى مسافات طويلة بين المحطات الأرضية وسفن الفضاء، على سبيل المثال. كما أن أضخم هوائيات الأطباق هي الخاصة بالتلسكوبات الراديوية. ويوجد أكبرها، الذي يبلغ قُطْره 305 م، في أريسيبو، بورتوريكو. ويتزايد حاليًا إحلال الروابط الراديوية التي تستخدم هوائيات الأطباق محل خطوط الهاتف بعيدة المدى. وتوضع هذه الهوائيات في أبراج خاصة، أو فوق المباني العالية بالمدن الكبيرة. (نقلا عن marefa.org)