ماذا يعني الربح العالي؟

ماذا يعني الربح العالي؟ استكشاف متعمق

مفهوم 'الكسب العالي ' هو جانب حاسم في مختلف المجالات ، وخاصة في عالم الهوائيات ومعالجة الإشارات. يشير المكاسب العالية بشكل أساسي إلى قدرة النظام ، مثل الهوائي ، على تضخيم أو تعزيز إشارة معينة إلى حد كبير. في سياق الهوائيات ، تم تصميم الهوائيات عالية الكسب لتركيز الطاقة المشعة في اتجاه معين ، وبالتالي زيادة قوة الإشارة في هذا الاتجاه بالذات. هذا على عكس الهوائيات المنخفضة الكسب التي تميل إلى تشع الإشارة بالتساوي في جميع الاتجاهات ، مما يؤدي إلى قوة إشارة أضعف نسبيًا في أي اتجاه محدد.

أحد التطبيقات الرئيسية التي يلعب فيها المكاسب العالية دورًا حيويًا في أنظمة الاتصالات اللاسلكية. على سبيل المثال ، في إعدادات الاتصالات اللاسلكية بعيدة المدى مثل تلك المستخدمة في الاتصالات القمر الصناعي عبر الأقمار الصناعية أو في بعض الحالات من روابط الشبكة الخلوية ، يتم استخدام هوائيات المكاسب عالية لضمان أن يمكن أن تصل الإشارة المرسلة إلى المستقبِل المقصود مع قوة كافية على مسافات طويلة. يسمح المكسب العالي بحزمة إشارة أكثر تركيزًا وقوية ، والتي يمكن أن تخترق العقبات والتغلب على التوهين الذي يحدث أثناء انتشار الإشارة على مسافات كبيرة.

لفهم أهمية المكاسب العالية بشكل أفضل ، دعنا ننظر في مثال التلسكوب الراديوي. التلسكوبات الراديوية هي هوائيات كبيرة بشكل أساسي مصممة لاكتشاف وتحليل موجات الراديو من الأشياء السماوية. في هذه الحالة ، يعد الهوائي الكسب العالي أمرًا بالغ الأهمية لأنه يمكّن التلسكوب من جمع وتركيز إشارات الراديو الضعيفة للغاية من النجوم والمجرات البعيدة. تساعد الممتلكات عالية الكسب في تضخيم هذه الإشارات الخافتة إلى مستوى يمكن اكتشافها ودراستها بدقة بواسطة الأجهزة المرتبطة بها. بدون هوائيات عالية المكاسب ، سيكون من المستحيل تقريبًا اكتشاف هذه الإشارات الراديوية الكونية الضعيفة وتحليلها بسبب المسافات الشاسعة المعنية والتوهين المتأصل في موجات الراديو أثناء سفرها عبر الفضاء.

مجال آخر يكون فيه المكاسب العالية له أهمية كبيرة في مجال أنظمة الرادار. في تطبيقات الرادار ، يتم استخدام الهوائيات عالية الكسب لنقل شعاعًا شديدًا من موجات الراديو نحو الهدف ثم تلقي الموجات المنعكسة بحساسية محسنة. هذا يسمح بالكشف أكثر دقة لموقع الهدف وسرعة وخصائص أخرى. على سبيل المثال ، في أنظمة الرادار العسكرية المستخدمة للدفاع الجوي أو أنظمة الرادار العسكرية للمراقبة ، يمكن للهوائيات عالية المكاسب اكتشاف وتتبع الطائرات الواردة بدقة أو تهديدات محتملة أخرى على النطاقات الطويلة.

من الناحية الرياضية ، يرتبط كسب الهوائي بتوجيهته وكفاءته. تصف اتجاه هوائي مدى جودة تركيز الطاقة المشعة في اتجاه معين. سيكون لهوائي توجيهي للغاية مكسب أعلى لأنه يركز على طاقة الإشارة في منطقة زاوية معينة. تؤثر كفاءة الهوائي أيضًا على الربح ، حيث تحدد مدى فعالية الهوائي تحويل الطاقة الكهربائية الإدخال إلى طاقة كهرومغناطيسية مشعة. بشكل عام ، فإن الهوائيات ذات الاتجاهية العالية والكفاءة الجيدة ستعرض قيم كسب أعلى.

ومع ذلك ، من المهم أن نلاحظ أنه على الرغم من أن الهوائيات عالية المكاسب تقدم العديد من المزايا ، إلا أنها تتمتع أيضًا ببعض القيود. واحدة من العيوب الرئيسية هي عرضها الضيق. نظرًا لأن الطاقة تركز في اتجاه معين ، فإن منطقة التغطية في اتجاهات أخرى محدودة نسبيًا. هذا يعني أنه إذا لم يتم توافق الهوائي المستلم أو الهدف بدقة مع اتجاه شعاع الهوائي العالي ، فقد يتم تقليل قوة الإشارة بشكل كبير. على سبيل المثال ، في إعداد شبكة المناطق المحلية اللاسلكية (WLAN) ، إذا تم استخدام هوائي نقطة الوصول عالية ، ويقع جهاز عميل خارج اتجاه الحزمة الرئيسية ، فقد تعاني جودة الاتصال.

في الختام ، فإن المكاسب العالية هي خاصية أساسية لها تأثير كبير على أداء الأنظمة المختلفة ، وخاصة تلك التي تتضمن نقل الإشارة واستقبالها. سواء كان ذلك في سياق الهوائيات للاتصالات اللاسلكية ، فإن التلسكوبات الراديوية للبحث الفلكي ، أو أنظمة الرادار للكشف عن وتتبع وفهم واستخدام مكاسب عالية بشكل فعال ضروري لتحقيق النتائج المثلى. من خلال النظر بعناية في المفاضلات بين الربح والاتجاهية وغيرها من معلمات الهوائي ، يمكن للمهندسين والباحثين تصميم وتنفيذ الأنظمة التي تلبي المتطلبات المحددة للتطبيقات المختلفة.

أنواع الهوائيات عالية الكسب وخصائصها

هناك عدة أنواع من الهوائيات عالية الكسب ، ولكل منها مجموعة فريدة من الخصائص والتطبيقات. واحدة من الأنواع الأكثر استخدامًا هو الهوائي المكافئ. يُعرف الهوائيات المكافئة بخصائصها العالية وخصائص عرض الحزمة الضيقة. وهي تتألف من طبق عاكس مكافئ مع هوائي تغذية يقع عند النقطة البؤرية من المكافئ. يساعد الشكل المكافئ للعاكس في تركيز موجات الراديو الواردة أو الصادرة إلى نقطة واحدة ، وبالتالي تحقيق درجة عالية من الاتجاه والكسب.

على سبيل المثال ، في أنظمة الاستقبال التلفزيونية الأقمار الصناعية ، يتم استخدام الهوائيات المكافئة على نطاق واسع. يعكس الطبق المكافئ الكبير ويركز إشارات الأقمار الصناعية الضعيفة على هوائي التغذية ، الذي يحول بعد ذلك الموجات الكهرومغناطيسية إلى إشارات كهربائية لمزيد من المعالجة بواسطة المتلقي. يمكن أن تحتوي هذه الهوائيات على مكاسب تتراوح من 20 إلى 60 ديسيبل (ديسيبل بالنسبة إلى المبرد المتناسق) ، اعتمادًا على حجمها وتصميمها. كلما كان الطبق المكافئ أكبر ، كلما زاد الكسب وأضيق عرض الحزمة ، مما يسمح باستقبال إشارة أكثر دقة من قمر صناعي معين في المدار.

نوع آخر من هوائي الكسب العالي هو هوائي Yagi-ada. هوائي Yagi-ADA هو هوائي اتجاهي يتكون من عنصر مدفوع ، وعادة ما يكون ثنائي القطب ، والعديد من العناصر الطفيلية مثل العاكسات والمخرجين. تم تصميم ترتيب هذه العناصر بعناية لتعزيز الاتجاه واكتساب الهوائي. هوائيات Yagi-UDA بسيطة نسبيًا في البناء مقارنةً بالهوائيات المكافئة وغالبًا ما تستخدم في التطبيقات التي يلزم وجود مستوى معتدل من الكسب وعرض شعاع أضيق إلى حد ما.

على سبيل المثال ، في عمليات الراديو الهواة ، تحظى بهوائيات Yagi-ADA شائعة للاتصال لمسافات طويلة على نطاقات تردد محددة. يمكنهم توفير مكاسب في حدود 6 إلى 20 ديسيبل ، اعتمادًا على عدد العناصر وتصميمها. يمكن زيادة كسب هوائي Yagi-ADA عن طريق إضافة المزيد من المخرجين ، مما يساعد في زيادة تركيز الطاقة المشعة في الاتجاه الأمامي. ومع ذلك ، كما هو الحال مع أي هوائي كبير الكسب ، يصبح عرض العاصفة أضيق مع زيادة الكسب ، لذلك فإن الهدف الدقيق للهوائي نحو محطة الاستلام المقصودة ضروري للأداء الأمثل.

الهوائي السجل الفوري هو نوع آخر من هوائي المكاسب العالية التي توفر النطاق الترددي الواسع جنبا إلى جنب مع مكاسب عالية نسبيا. تحتوي الهوائيات ذات الفترات السجلية على بنية فريدة حيث يختلف طول وتباعد عناصر الهوائي بشكل لوغاريمي على طول طول الهوائي. يتيح لهم هذا التصميم العمل بفعالية على مجموعة واسعة من الترددات مع الحفاظ على مستوى معقول من الربح. غالبًا ما يتم استخدامها في التطبيقات التي تكون فيها خفة الحركة بالتردد مهمة ، كما هو الحال في بعض أنواع أنظمة الاتصالات اللاسلكية التي تحتاج إلى تغطية نطاقات تردد متعددة.

على سبيل المثال ، في بعض أنظمة الاتصالات العسكرية التي تتطلب القدرة على التبديل بين قنوات التردد المختلفة بسرعة ، يمكن استخدام هوائيات السجل. يمكنهم توفير مكاسب في حدود 8 إلى 15 ديسيبل على نطاق تردد التشغيل الخاص بهم. يجعل النطاق الترددي الواسع للهوائيات السجلات السجلات مناسبة للتطبيقات التي قد يتغير فيها التردد الدقيق للتشغيل أو حيث يجب تغطية ترددات متعددة في وقت واحد دون الحاجة إلى إعادة تكوين الهوائي المتكررة.

أخيرًا ، يعد هوائي القرن أيضًا نوعًا من هوائي المكاسب العالية التي تستخدم عادة في تطبيقات الموجة الميكروويف والمليمتر. لهوائيات القرن لها شكل مشهور يشبه القرن ، والذي يساعد في توجيه وتركيز الموجات الكهرومغناطيسية. وهي معروفة بمكاسبها العالية وعرضها العريض نسبيًا مقارنة ببعض الهوائيات الأخرى ذات الربح العالي. غالبًا ما يتم استخدام هوائيات القرن في التطبيقات مثل أنظمة الرادار ، حيث يكون هناك ما هو مطلوب مزيج من المكاسب العالية ومنطقة تغطية معقولة.

على سبيل المثال ، في بعض تطبيقات الرادار قصيرة المدى لأنظمة تجنب تصادم السيارات ، يمكن استخدام هوائيات القرن. يمكنهم توفير مكاسب في حدود 10 إلى 20 ديسيبل ، اعتمادًا على حجمها وتصميمها. تتيح عرض الحزمة العريضة لهوائيات القرن مساحة اكتشاف أكبر أمام السيارة ، في حين أن المكسب العالي يضمن إمكانية اكتشاف إشارات الرادار المنعكسة من العقبات المحتملة بقوة كافية.

باختصار ، توفر أنواع مختلفة من الهوائيات عالية الكسب مجموعات مختلفة من المكاسب ، وعرض الحزمة ، وعرض النطاق الترددي ، وغيرها من الخصائص. يعتمد اختيار أي نوع من هوائي المكاسب العالية لاستخدامه على المتطلبات المحددة للتطبيق ، مثل مستوى الربح المطلوب ، ونطاق التردد للتشغيل ، وعرض الحزمة المطلوبة ، واعتبارات تصميم النظام الإجمالية.

كيفية قياس وتقييم المكاسب العالية

يعد قياس وتقييم المكاسب العالية بدقة أمرًا ضروريًا لفهم أداء الهوائيات والأنظمة الأخرى التي تعتمد على مكاسب للتشغيل الفعال. هناك العديد من الطرق والمعلمات المستخدمة لقياس وتقييم المكاسب العالية ، كل منها يوفر رؤى قيمة في جوانب مختلفة من سلوك النظام.

واحدة من المقاييس الأكثر استخدامًا لقياس الكسب هي الديسيبل بالنسبة إلى المبرد المتناحي (DBI). تشير قيمة DBI إلى مقدار زيادة الكسب التي قام بها هوائي مقارنة بالمبرد النظري المتناحية ، والذي يشع الطاقة بالتساوي في جميع الاتجاهات. لحساب كسب DBI لهوائي ، تتضمن سلسلة من القياسات والحسابات. أولاً ، يتم قياس الطاقة التي تشعها الهوائي في اتجاه معين باستخدام معدات متخصصة مثل محلل الطيف أو مقياس الطاقة. بعد ذلك ، يتم احتساب الطاقة التي يمكن أن يشعها المبرد المتناحية في ظل ظروف المدخلات نفسها بناءً على مبادئ معروفة للإشعاع الكهرومغناطيسي.

على سبيل المثال ، إذا تم قياس هوائي لإشعاع قدر معين من الطاقة في اتجاه معين ، والطاقة المحسوبة للرادياتير المتناحية تحت نفس قوة الإدخال أقل بكثير ، يتم التعبير عن الفرق في مستويات الطاقة في ديسيبل مثل كسب DBI للهوائي. تشير قيمة DBI الأعلى إلى هوائي ربح أعلى ، مما يعني أنه يمكن أن يركز ويضخّم الإشارة بشكل أكثر فعالية في هذا الاتجاه مقارنةً بالمبرد المتنابق الخواص.

معلمة مهمة أخرى لتقييم المكاسب العالية هي اتجاهية الهوائي. تقيس الاتجاهية مدى جودة الهوائي الذي يمكن أن يركز على الطاقة المشعة في اتجاه معين. غالبًا ما يتم قياسه من حيث نمط إشعاع الهوائي ، والذي يوضح توزيع الطاقة المشعة كدالة للزاوية حول الهوائي. سيكون لهوائي توجيهي للغاية نمط إشعاعي ضيق ، مع تركيز معظم الطاقة في منطقة زاوية معينة. ترتبط اتجاهية الهوائي بمكاسبها ، لأن الهوائيات ذات الاتجاهية العالية لها عمومًا قيم ربح أعلى.

لقياس اتجاه هوائي ، يتم استخدام إعداد قياس المجال البعيد عادة. في هذا الإعداد ، يتم وضع الهوائي قيد الاختبار في منطقة مفتوحة بعيدًا عن أي عوائق ، ويتم قياس الطاقة المشعة في زوايا مختلفة حول الهوائي باستخدام هوائي استلام ومعدات قياس مناسبة. ثم يتم استخدام البيانات الناتجة لرسم نمط الإشعاع وحساب اتجاه الهوائي. على سبيل المثال ، في حالة الهوائي المكافئ ، سيظهر قياس المجال البعيد نمطًا إشعاعيًا ضيقًا للغاية مع تركيز عالٍ من القوة في اتجاه تركيز الهوائي ، مما يشير إلى انتقاله العالي ، وبالتالي مكسبه العالي.

كفاءة الهوائي هي أيضًا عاملة حاسمة في تقييم المكاسب العالية. يتم تعريف كفاءة الهوائي على أنها نسبة الطاقة التي تشع بالفعل بواسطة الهوائي إلى الطاقة المقدمة للهوائي. سيقوم هوائي عالي الكفاءة بتحويل نسبة أكبر من الطاقة الكهربائية المدخلات إلى طاقة كهرومغناطيسية مشعة ، والتي بدورها يمكن أن تسهم في زيادة زيادة. لقياس كفاءة الهوائي ، يتم قياس كل من قوة المدخلات للهوائي والقوة المشعة. يتم استخدام الفرق بين الاثنين ، مع مراعاة أي خسائر في نظام الهوائي كما هو بسبب المقاومة في الموصلات أو الخسائر العازلة ، لحساب الكفاءة.

على سبيل المثال ، إذا تم تزويد الهوائي بـ 10 واط من طاقة الإدخال ويتم قياسه لإشعاع 8 واط من الطاقة ، فسيتم حساب كفاءة الهوائي على أنها 80 ٪ (8 واط مقسومة على 10 واط). سيكون هوائي ذو كفاءة أعلى قادرة على تحقيق مكاسب أعلى لقوة إدخال معينة مقارنة بهوائي أقل كفاءة. وذلك لأن المزيد من قوة الإدخال يتم استخدامها بفعالية لإشعاع الإشارة بدلاً من فقدانها كحرارة أو أشكال أخرى من عدم الكفاءة.

النطاق الترددي هو جانب آخر يجب مراعاته عند تقييم الهوائيات عالية الكسب. يشير عرض النطاق الترددي إلى نطاق الترددات التي يمكن للهوائي أن يعمل عليها مكاسب مقبولة وخصائص الأداء الأخرى. من المرغوب فيه هوائي عرض النطاق الترددي الواسع في العديد من التطبيقات التي قد يختلف فيها تردد التشغيل أو حيث يجب تغطية ترددات متعددة. لقياس عرض النطاق الترددي للهوائي ، يتم قياس كسب الهوائي على نطاق من الترددات ، ويتم تحديد نطاق التردد الذي يظل فيه الكسب ضمن نطاق مقبول معين (مثل 3 ديسيبل من الحد الأقصى للربح) على شكل عرض النطاق الترددي للهوائي.

على سبيل المثال ، في نظام اتصالات لاسلكي يحتاج إلى العمل على نطاقات تردد متعددة ، سيتم تفضيل هوائي مع عرض نطاق واسع ومكاسب عالية نسبيًا عبر هذه النطاقات. إذا كان للهوائي عرض ترددي ضيق ، فقد لا يكون قادرًا على توفير مكاسب كافية في جميع الترددات المطلوبة ، مما يؤدي إلى تدهور الأداء في النظام العام. في الختام ، يتضمن قياس وتقييم المكاسب العالية بدقة النظر في معلمات متعددة مثل كسب DBI والاتجاهية والكفاءة وعرض النطاق الترددي. من خلال تحليل هذه المعلمات بعناية ، يمكن للمهندسين والباحثين الحصول على فهم شامل لأداء الهوائيات عالية المكاسب والأنظمة الأخرى ، مما يتيح لهم اتخاذ قرارات مستنيرة لتصميم النظام الأمثل وتشغيله.

تطبيقات مكاسب عالية في الصناعات المختلفة

لقد وجدت ربحًا كبيرًا تطبيقات واسعة في مختلف الصناعات ، حيث تلعب دورًا مهمًا في تعزيز انتقال الإشارات والاستقبال وأداء النظام العام. في صناعة الاتصالات السلكية واللاسلكية ، تعد الهوائيات ذات المكاسب العالية حجر الزاوية لضمان اتصال لاسلكي موثوق وفعال.

في سياق الشبكات الخلوية ، يتم استخدام الهوائيات عالية الكسب في المحطات الأساسية لتوسيع منطقة التغطية وتحسين قوة الإشارة لمستخدمي الأجهزة المحمولة. على سبيل المثال ، في المناطق الريفية التي يمكن أن تكون فيها المسافة بين المحطات الأساسية والأجهزة المحمولة مهمة ، يمكن أن تساعد الهوائيات عالية المكاسب في سد الفجوة عن طريق إرسال الإشارات واستلامها على مسافات أطول. هذا مهم بشكل خاص لتوفير اتصال سلس للمستخدمين الذين قد يكونون بعيدًا عن أقرب برج خلية. يسمح المكسب العالي لهوائي المحطة الأساسية بتركيز الإشارة في اتجاه المستخدمين ، مما يقلل من فقدان الإشارة بسبب التشتت وزيادة احتمال وجود اتصال ناجح.

وبالمثل ، في مجال التواصل عبر الأقمار الصناعية ، لا غنى عن الهوائيات المكتسبة. غالبًا ما تكون الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض على مسافات كبيرة من المحطات الأرضية ، وتكون الإشارات المنقولة والمستلمة بينها ضعيفة للغاية. يتم استخدام الهوائيات عالية الكسب على كل من الأقمار الصناعية والمحطات الأرضية لتضخيم وتركيز هذه الإشارات ، مما يتيح التواصل الواضح والموثوق. على سبيل المثال ، في البث التلفزيوني عبر الأقمار الصناعية ، فإن هوائيات الطبق المكافئ المستخدم من قبل المستهلكين لتلقي الإشارات هي الهوائيات عالية الكسب. يقومون بجمع الإشارات الخافتة من القمر الصناعي وتركيزها على المتلقي ، مما يوفر تجربة عرض تلفزيونية عالية الجودة.

في صناعة الطيران ، يتم استخدام الهوائيات عالية الكسب في مجموعة متنوعة من التطبيقات. في أنظمة اتصالات المركبات الفضائية ، يتم استخدام هوائيات المكاسب العالية للحفاظ على ملامسة محطات التحكم في الأرض على مسافات شاسعة. تضمن القدرة على تركيز الإشارة في اتجاه معين مع زيادة عالية أن البيانات المرسلة ، مثل القياس عن بعد والأوامر ، يمكن استلامها بدقة وفهمها من قبل المستلمين المقصودين على الأرض. بالإضافة إلى ذلك ، في بعض حالات أنظمة الاتصالات المحمولة جواً ، مثل تلك المستخدمة في الطائرات العسكرية أو الرحلات التجارية الطويلة المدى ، يمكن أن تعزز الهوائيات عالية المكاسب من نطاق الاتصالات والموثوقية ، مما يتيح تنسيقًا أفضل بين الطائرة والتحكم في الأرض أو أي طائرة أخرى في المنطقة المجاورة.

تعتمد صناعة البث أيضًا بشكل كبير على هوائيات عالية المكاسب. يستخدم مذيعو الراديو والتلفزيون هوائيات عالية الكسب لنقل إشاراتهم على مساحات واسعة. بالنسبة لمحطات الراديو ، يمكن للهوائيات عالية الكسب المثبتة على البرج أن ترسل إشارات قوية يمكن استلامها من قبل المستمعين داخل دائرة نصف قطرها واسعة. في حالة البث التلفزيوني ، يتم استخدام الهوائيات عالية الكسب لإرسال الإشارة من محطة البث إلى المشاهدين ولتلقي إشارات من المواقع البعيدة ، مثل التغطية الإخبارية الحية أو الأحداث الرياضية. يضمن الربح العالي لهذه الهوائيات أن الإشارات يمكن أن تصل إلى عدد كبير من المشاهدين ذوي الوضوح والقوة الكافية.

في صناعة النفط والغاز ، تحتوي الهوائيات عالية المكاسب على تطبيقات في أنظمة المراقبة والتحكم عن بُعد. على سبيل المثال ، في منصات النفط الخارجية الواقعة بعيدًا عن الشاطئ ، يتم استخدام أنظمة الاتصالات اللاسلكية المجهزة بهوائيات عالية الكسب لنقل البيانات حول عمليات الحفارة ، مثل قراءات الضغط وبيانات درجة الحرارة وحالة المعدات ، إلى مراكز التحكم في الشاطئ. تمكن الهوائيات عالية الكسب التواصل الموثوق به على المسافات الطويلة المعنية ، مما يضمن أن المشغلين على الشاطئ يمكنه مراقبة أنشطة الحفارة والتحكم فيها بشكل فعال.

أخيرًا ، في مجال البحث العلمي ، يتم استخدام هوائيات المكاسب العالية في مجموعة متنوعة من التطبيقات. في علم الفلك الراديوي ، كما ذكرنا سابقًا ، يتم استخدام الهوائيات عالية الكسب مثل التلسكوبات الراديوية لاكتشاف ودراسة الإشارات الراديوية الخافتة من الأشياء السماوية. في المجالات العلمية الأخرى ، مثل المراقبة البيئية حيث قد تكون المستشعرات في المناطق النائية ، يمكن استخدام أنظمة الاتصالات اللاسلكية عالية الكسب لنقل البيانات التي تم جمعها إلى مراكز البحث. يضمن المكاسب العالية لهذه الأنظمة أن يتم نقل البيانات بدقة وموثوقة على المسافات الطويلة في كثير من الأحيان بين المستشعرات والمرافق البحثية.

في الختام ، فإن المكاسب العالية لها تطبيقات متنوعة وحاسمة عبر صناعات متعددة. من تمكين التواصل اللاسلكي السلس في الاتصالات السلكية واللاسلكية إلى تسهيل البحث العلمي وضمان التشغيل السلس للعمليات الصناعية ، تعد الهوائيات والأنظمة عالية الكسب جزءًا أساسيًا من التكنولوجيا والبنية التحتية الحديثة.

التحديات والقيود المرتبطة بزيادة عالية

على الرغم من أن المكاسب العالية توفر العديد من المزايا في مختلف التطبيقات ، إلا أنها تأتي أيضًا مع العديد من التحديات والقيود التي تحتاج إلى النظر بعناية عند تصميم وتنفيذ الأنظمة التي تعتمد عليها.

أحد التحديات الأساسية المرتبطة بالمكاسب العالية هو عرض الشعاع الضيق. كما ذكرنا سابقًا ، تركز الهوائيات عالية الكسب على الطاقة المشعة في اتجاه معين ، مما يؤدي إلى نطاق زاوي ضيق نسبيًا يتم خلاله تعظيم قوة الإشارة. يمكن أن تشكل عرض الحزمة الضيقة هذا الصعوبات في التطبيقات التي قد لا يتم فيها محاذاة الهوائي أو الهدف بدقة مع اتجاه شعاع الهوائي العالي. على سبيل المثال ، في نظام الاتصالات اللاسلكية ، إذا تحرك جهاز محمول خارج الحزمة الضيقة لهوائي محطة الكسب العالية ، يمكن أن تنخفض قوة الإشارة التي يتلقاها بشكل كبير ، مما يؤدي إلى اتصال متدهور أو حتى فقدان الاتصال.

للتخفيف من هذه المشكلة ، غالبًا ما تكون آليات التتبع المتقدمة وتوجيهها مطلوبة. في أنظمة الاتصالات الأقمار الصناعية ، على سبيل المثال ، تحتاج المحطات الأرضية إلى تتبع حركة القمر الصناعي بدقة للتأكد من أن هوائي الكسب العالي الموجود على الأرض يشير دائمًا إلى الاتجاه الصحيح للحفاظ على اتصال إشارة قوي. وهذا يتطلب أنظمة تحكم دقيقة ومراقبة مستمرة لموقف القمر الصناعي ، مما يضيف التعقيد والتكلفة إلى النظام الكلي.

هناك قيود أخرى على المكاسب العالية وهي زيادة التعرض للتداخل. لا تضخّم الهوائيات عالية الكسب فقط الإشارة المطلوبة ، ولكن يمكن أيضًا تضخيم إشارات التداخل غير المرغوب فيها التي قد تكون موجودة في نفس نطاق التردد. هذا يمثل مشكلة خاصة في أطياف التردد المزدحمة ، مثل تلك المستخدمة في بيئات الاتصالات اللاسلكية الحضرية حيث تعمل أجهزة وأنظمة لاسلكية متعددة في وقت واحد. على سبيل المثال ، في وسط المدينة مع العديد من شبكات Wi-Fi والأبراج الخلوية والأجهزة اللاسلكية الأخرى ، أ