كيف يعمل الهوائي

الهوائيّ هو الجهاز الذي يقوم بتحويل الطاقة من موجات كهرومغناطيسيّة إلى تيارات كهربائيّة، والذي يكون تصميمه خاصاً باستقبال الموجات الكهرومغناطيسيّة، وبعد ذلك يتمّ تضخيم التيارات بواسطة المضخم الإلكترونيّ بالراديو وتمرّ منه الى مكبّر الصوت لتتحوّل إلى صوت، ومن استخداماته البث الإذاعي والذي يكون بالعكس حيث يتحوّل الصوت مروراً بالميكروفون إلى موجات كهربائية ضعيفة ثمّ يتمّ تكبيرها على مراحل لتقوّى وتذهب إلى هوائي محطة الإذاعة ثمّ إلى طاقة كهرومغناطيسية تنتشر بكلّ الاتّجاهات، ومن الاستخدامات الأخرى مثل الاتّصال اللاسلكي من مكان لمكان وفي شبكات الكمبيوتر اللاسلكية المحلية والرادار والاستشعار واستكشاف الفضاء وغيرها.

يصل ارتفاع الهوائي إلى نصف طول الموجة التي تخرج منه، ويصل الطول عند تردد عشرة كيلو هيرتز لعدّة مئات الأمتار بالموجات الطويلة أو أقلّ من واحد ملمتر في الترددات العالية والتي تصل الى واحد تيبرا هيرتز، ومن أجل التحكم باتّجاه البثّ لا بد من عمل منظومّة هوائيات تقوم بذلك.

مبدأ عمل الهوائيّ

تنقسم الموجات الكهرومغناطيسية من مجالين هما: المجال المغناطيسي والمجال الكهربائي ويكونان مرتبطان مع بعضهما البعض بالإضافة الى أنّهما ينتشران بالفراغ كموجات عرضيّة دون أن يفقدان الطاقة، يمكن القيام بحساب الطاقة بواسطة طرق حسابيّة تقريبيّة، بالرغم من أنّ معادلات ماكسويل تصف ظهور الموجات الكهرومغناطيسية بظروف معيّنة، والطرق كالتالي:

• تكوين الهوائيّ ثنائيّ الأقطاب من الدائرة الرنينية λ/2: هذه الرسمة تبيّن صدور ثنائي الأقطاب الرنيني، حيث تتكون بين الموصلين مجالات كهربائية باللون الأزرق وعلى طول الموصلين مجالات مغناطيسية باللون الأحمر، حيث تنتشر بسرعة الضوء وتكون مقترنة مع بعضها، فعندما يحدث رنين في الهوائيّ تتكوّن خطوط المجالات المغلقة، ثمّ ينتج عنها مجال كهربائيّ متغيّر إلى المجال المغناطيسيّ أو العكس، أي أنّ الموجات الكهرومغناطيسيّة تنتج علميّاً من مصدر أمّا مجال مغناطيسيّ أو مجال كهربائي يُغذّى من تيار متردّد.

• استقطاب الهوائيّ: وهو عبارة عن اتّجاه مجال الكهرباء (e) للموجة الرديوية لسطح الأرض، وذلك اعتماداً على شكل الهوائيّ ووضعه مع الأرض، فعندما يكون السلك الهوائي بشكل رأسيّ فالاستقطاب يكون رأسياً وواحداً، ويكون مختلفاً لو تمّ نصبه بشكل أفقيّ، يقوم الاستقطاب على تخفيض الطاقة ذات الاستقطاب غير المرغوب به، ويسمح للمرغوب به.
• كفاءة الهوائي: وهي حاصل القسمة للقوة الكهربائية الصادرة بجميع الاتّجاهات للقوة الكهربائيّة الممتصّة بأطراف الهوائي أمّا الجزء المغذي لطرفي الهوائي الذي لا يتمّ بثّه يتحول إلى حرارة وهي ما تسمّى بفاقد المقاومة بسلك الهوائيّ وهذا الفقد يستدعي أن يكون المرسل أشد قوّة ليبث قوّة محدّدة للإشارة التي تمّ إرسالها.