Wireless 101
M07 · L01
الوحدة 7 · الدرس 1

حيث تفارق الموجة السلك

كل ما جرى حتى الآن جرى داخل موصل. وفي لحظةٍ ما على الإشارة أن ترحل، وأن تقطع فضاءً مفتوحاً، وأن تُلتقَط من جديد. والعنصر الذي ينجز الأمرين هو الهوائي.

01 / 11
Wireless 101
M07 · L01
الآليّة

لا يُشعّ إلا التعجيل

الشحنة الساكنة لها مجال ساكن. والتيّار الثابت له مجال ساكن هو أيضاً — فالدارة المستمرة لا تُشعّ شيئاً. غيّر سرعة شحنةٍ فتتقشّر ثنيةٌ في المجال وترحل بسرعة c ولا تعود أبداً.

قدرة لارمور المُشعّة
P_{\text{rad}} = \frac{q^2 a^2}{6\pi \varepsilon_0 c^3}
02 / 11
Wireless 101
M07 · L01
ما هو الهوائي

محوّل طاقة، كمكبّر الصوت

مكبّر الصوت يحوّل إشارةً إلى موجة ضغط. والهوائي يحوّل موجةً موجَّهة — مقيّدةً بكابل محوري أو بمسارٍ على لوحة — إلى موجةٍ غير موجَّهة لا تحتاج موصلاً. المعلومة نفسها، في صورةٍ أخرى.

وهو سلبي
الكسب يعيد توزيع القدرة. ولا يضيف إليها شيئاً أبداً.
03 / 11
Wireless 101
M07 · L01
الحجم يتبع λ

نصف طول موجة

السلك الأقصر بكثير تنهار فيه مقاومة الإشعاع، فلا تفعل القدرة إلا تسخين المعدن. والطول الطبيعي هو λ/2 — وc = fλ يحوّل تردّداً إلى سنتيمترات من العتاد مباشرةً.

1 MHz
150 م
100 MHz
1.5 م
2.4 GHz
6.25 سم
04 / 11
Wireless 101
M07 · L01
ثلاث مناطق

المجال القريب، المجال البعيد

حدود المناطق، وأكبر بُعد D
r < 0.62\sqrt{\tfrac{D^3}{\lambda}} \;\Big|\; r > \tfrac{2D^2}{\lambda}

داخل نصف القطر الأول تتقاذف الطاقة دون أن تفلت. وبين الاثنين تكون الموجة راحلةً لكن النمط ما زال يتشكّل. ولا يملك الهوائي الكسب الذي يُباع به إلا وراء الثاني.

05 / 11
Wireless 101
M07 · L01
جرّبها

الحجم والمسافة

اجتَح من 30 ميغاهرتز إلى 30 غيغاهرتز وراقب λ وثنائي القطب ومناطق المجال الثلاث تتبدّل. ونصف قطر المجال البعيد يحترم أرضية r > 3λ حين يكون D صغيراً.

التردّد 1.02 GHz · λ 29.5 cm
الحجم D D 1.0 m · far 6.78 m
06 / 11
Wireless 101
M07 · L01
مثال محسوب

طبق بقطر متر عند 10 غيغاهرتز

  • λ = 3×10⁸/10¹⁰ = 3 سم
  • التفاعلي: 0.62√(1/0.03) = 3.6 م
  • المجال البعيد: 2×1²/0.03 = 66.7 م

سبعةٌ وستون متراً من المدى لقياس طبقٍ واحد — ولهذا وُجدت ماسحات المجال القريب.

07 / 11
Wireless 101
M07 · L01
أفضل صفقة في الموضوع

التقابل

أي هوائيٍّ خطّي سلبي يسلك سلوكاً واحداً إرسالاً واستقبالاً: النمط نفسه، والكسب نفسه، والممانعة نفسها. والهوائي الأقوى بـ20 ديسيبل نحو الأفق هو الأكثر حساسيةً نحو الأفق بـ20 ديسيبل.

ما تكسبه من ذلك
قِس مرّةً واحدة. واستعمل الرقم في الاتجاهين.
08 / 11
Wireless 101
M07 · L01
صورة الاستقبال

الفتحة الفعّالة

الكسب كمساحة جامعة
A_e = \frac{\lambda^2}{4\pi}\, G

الهوائي متساوي التوزيع يجمع 0.72 م² عند 100 ميغاهرتز، ولا يجمع إلا 0.72 سم² عند 10 غيغاهرتز — أقلّ بـ10,000 مرّة. وتلك الـλ² هي سبب حاجة النطاقات المنخفضة إلى هوائيات كبيرة والعالية إلى كسب.

09 / 11
Wireless 101
اختبار سريع

تحقّق ممّا ثبت

أربعة أسئلة من هذا الدرس. أجب لترى السبب — يظهر الشرح سواء أصبتَ أم أخطأت. ولا شيء يُسجّل أو يُحفظ.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

10 / 11
Wireless 101
M07 · L01
خلاصة

ما تعلّمته

  • الشحنة المتعجّلة تُشعّ؛ أمّا التيّار الثابت فلا
  • الهوائي محوّل طاقة سلبي، حجمه على مقياس λ/2
  • تفاعلي، ثم فرينل، ثم مجال بعيد وراء 2D²/λ
  • التقابل: متطابق في الإرسال وفي الاستقبال
  • Ae = (λ²/4π)G — الكسب هو المساحة الجامعة
التالي في الوحدة 7
11 / 11