تُقارن الهوائيات عبر النطاق والمطابقة والكفاءة والكسب ونمط الإشعاع والاستقطاب. تجيب هذه المقاييس الستة عن أسئلة مختلفة. يقيس محلل الشبكات خصائص المنافذ مثل S11، لكنه لا يحدد وحده الكسب أو كفاءة الإشعاع أو التغطية.
1. التردد والنطاق المفيد
حدد أدنى وأعلى تردد تتحقق بينهما المتطلبات. قد يكون نطاق المطابقة الجيدة أوسع من نطاق الاستقطاب أو النمط المقبولين. عبارة نطاق عريض لا تكفي دون معيار.
النطاق النسبي هو (fhigh − flow)/fcenter مع توضيح تعريف المركز. بين 2.40–2.50 GHz يكون العرض 100 MHz، أو نحو 4.08% بالنسبة للمركز الحسابي 2.45 GHz. لا يعني هذا سرعة بيانات 100 Mbit/s.
2. ممانعة الدخل ومعامل الانعكاس
تكون الممانعة عادة مركبة وتتغير مع التردد والتركيب. تُقيّم المطابقة نسبة إلى مرجع مثل 50 Ω أو 75 Ω. وتشير VSWR إلى نسبة الموجة الواقفة للجهد.
لمعامل الانعكاس Γ، تكون VSWR = (1 + |Γ|)/(1 − |Γ|). وتساوي نسبة القدرة المنعكسة |Γ|² في شروط المرجع المناسبة.
القيمة S11(dB) = 20 log10|Γ| تكون عادة سالبة، بينما خسارة الإرجاع RL = −20 log10|Γ| تُكتب موجبة. اتجاه المتباينة في المتطلب يتغير تبعًا للتعريف.
| الشرط | النسبة التقريبية | القدرة المنعكسة |
|---|---|---|
| S11 = −10 dB | VSWR 1.92 | 10% |
| S11 = −20 dB | VSWR 1.22 | 1% |
| VSWR = 2 | 2 | 11.1% |
مطابقة جيدة لا تثبت جودة الإشعاع. فقد تستقبل مقاومة مطابقة القدرة وتحولها إلى حرارة دون أداء وظيفة الهوائي المطلوبة.
3. الكفاءة الإشعاعية والكلية
الكفاءة الإشعاعية تقارن القدرة المشعة بالقدرة المقبولة عند الهوائي. لهوائي سلبي أحادي المنفذ، يمكن كتابة الكفاءة الكلية المتضمنة عدم المطابقة كالتالي: ηtotal = ηrad(1 − |Γ|²).
إذا كانت الكفاءة الإشعاعية 80% وS11 = −10 dB، فالنتيجة 72%. هذا مثال بمرجع متسق؛ لا يمكن استخراج نسبة 80% من S11 وحده.
4. الكسب والتوجيهية
بالوحدات الخطية، G = ηrad D. تصف التوجيهية D التركيز المكاني، ويشمل الكسب خسائر الإشعاع. أما الكسب المحقق فيضيف أثر عدم المطابقة.
مرجع dBi هو مشع متساوي الخواص، ومرجع dBd ثنائي قطب نصف موجي: 0 dBd ≈ 2.15 dBi. أما dBm فهو قدرة مطلقة نسبة إلى 1 mW، وليس كسبًا. حدد الاتجاه والتردد عند ذكر أقصى قيمة.
5. نمط الإشعاع وعرض الحزمة
يُحدد عرض الحزمة بنصف القدرة بين النقطتين الأقل من قمة الفص الرئيسي بمقدار 3 dB. راجع المقطعين الرئيسيين والفصوص الجانبية والاستجابة الخلفية ومناطق الانخفاض.
تعني شاملة الاتجاهات عادة تقارب الاستجابة في السمت، لا على كامل الكرة. وقد يأتي كسب أقصى أعلى مع تضييق التغطية الرأسية. اختبر ترددات متعددة وبالهيكل والحامل النهائيين.
6. الاستقطاب
في الاستقطاب الخطي يجب توافق الاتجاه بين الطرفين. يشير H عادة إلى الأفقي وV إلى الرأسي بالنسبة للمرجع المحدد. قد يغير دوران الهوائي اتجاهه الفعلي.
في الاستقطاب الدائري تحقق من اتجاه الدوران وفق اصطلاح واحد ومن النسبة المحورية. الفتحة الدائرية وحدها لا تضمن استقطابًا دائريًا.
خسارة الاستقطاب تختلف عن خسارة الكابل وعدم مطابقة الدخل. لا يكشف القياس الجيد للانعكاس وحده سوء توجيه الاستقطاب نسبة إلى هوائي الطرف الآخر.
كيف تتحقق من المواصفات
تُفحص خصائص المنافذ بمحلل شبكات معاير. أما الكسب والنمط والاستقطاب فتحتاج إلى منظومة قياس إشعاعي مناسبة، والكفاءة إلى طريقة ملائمة. قياس المجال القريب مع التحويل يحتاج أيضًا إلى معايرة ومعالجة.
راجع أساسيات الكسب والاستقطاب. عند طلب هوائي اتصالات ساتلية أضف النطاق والبيئة ومعايير الاختبار إلى هذه المقاييس.
