Table of Contents
مقدمة
إن التطور السريع للتكنولوجيا القابلة للارتداء قد وضع مطالب غير مسبوقة على الاتصال اللاسلكي، إذ أن الوصلات الذكية، وخطوط اللياقة، والصلبات الطبية، والملابس الذكية، كلها تتطلب اتصالاً موثوقاً به ومستمراً مع الهواتف الذكية أو الشبكات أو الخدمات السحابية، وفي قلب هذه القدرة على الاتصال، يكمن عنصر الارتباك الذي يطبع عادة في النسيج، والحجم غير المناسب.
ما هي "فليشي هوائيز"؟
(ج) إن الهوائيات الفلكية، المعروفة أيضاً باسم الهوائيات المرنة أو المتطابقة، هي مكونات الترددات اللاسلكية التي تُصنع على مهابط مضاعفة مثل البوليميد، وبوليمر البلوري، والسليكون، والمطاط، أو مواد مجلس الدائرة المطبوعة المرنة، بخلاف نظرائها الجامدة التي تُصنع من خواص السيرامي أو مركبات FR4، وأجهزة التصفير المتكررة
المواد وصنعها
ويتوقف إنتاج الهوائيات المرنة على تقنيات التصنيع المتقدمة مثل الطباعة الشاشة، وطباعة القاحلة، وتصوير الأشعة الضوئية على الأفلام المرنة، والليزر الخرق، وتوضع آثار على طبقة فرعية رقيقة ومرنة، ثم تُغطى في طبقة وقائية تقاوم الرطوبة، وتُستخدم فيها البوليميرات الميكانيكية ذاتية الإجهاد، وتُسترجع من سلوكيات مكثفة.
مقارنة مع الهوائيات التقليدية
إن الهوائيات الجامدة التقليدية (مثلاً، رقعة، أو بي إيه، أو هوائيات القضبان) تقدم أداء ممتازاً في إطار الترددات المتوسطة ولكنها عادة كبيرة ومتشعبة وتحتاج إلى وضع دقيق لتجنب عدم رضا المستعملين، وفي حالات الارتطام، فإن الهوائيات الصلبة غالباً ما تكون متطابقة مع الزمن، أو تخلق بؤر دنيا من الأشعة،
الفوائد الرئيسية من الهوائيات الفلكية في التكنولوجيا القابلة للزراعة
تعزيز الوئام وعلم الشيخوخة
والميزة الأكثر إلحاحاً للهائيات البراكسية هي الراحه، إذ كثيراً ما يشتكي مصانع العصي الذكية أو أجهزة تعقب اللواط من نقاط الاتصال الشائكة التي تحفر في الجلد أو تخلق مواقد للضغط، ومن خلال إدماج الهوائيات في الضواحي أو النسيجية، يمكن للمصنعين أن يزيلوا من المضخات الصلبة، وفي الملابس الذكية، يمكن وضع الهوائيات في الياقات، أو الإشعارات، أو التبنات، أو الاصطناعية، أو الاصطناعية، أو الاصطناعية، أو الاصطناعية.
تحسين العمر والعمر
وتواجه الأجهزة القابلة للزراعة حركة مستمرة، وارتطام، وتكرار، وتعرض للرطوبة من الارتداد أو المطر، كما أن الهوائيات المتردية تصيبها الإجهاد التصاعدي؛ وتُصمم الهوائيات المرنة للبقاء على قيد الحياة على عشرات الآلاف من دورات الإقراض، ومن ذلك مثلاً أن الميكانيكيات التي تُحتل مثل الفينول الخماسي الكلور يمكن أن تتحمل أكثر من 000 100 دورة من المطاط عند مستوى نصف قطر واحد.
استقبال الإشارة العليا والكفاءة
ويكتسي التنسيب أهمية بالغة لأداء الهوائيات، ففي جسم بشري، يستوعب وجود الأنسجة الغنية بالمياه (الدمية، الجلد) الطاقة من نوع إفرازات الارتداد، ويحتوي على ترددات مائلة على نفس الترددات، ويمكن تشكيل الهوائيات الفلكية ووضعها لتعظيم الاستقطاب والتقليل إلى أدنى حد من آثار الارتطام بالجسد، مثلاً، وهو ما يربط بين النسيجات المجهزة أو المثبتة
التصميم وحرية المصانع
كما أن الهوائيات الفلكية تحرر المصممين الصناعيين من القيود التي يفرضها البصمة الثابتة، وبدلاً من تخصيص منطقة مصممة خصيصاً للمركبات ثنائية الفينيل متعددة، يمكن توجيه الهوائيات على طول الحواف المحفورة، أو ملفوفة حول مجموعات البطاريات، أو أن تدمج مباشرة في مواد الإسكان، وهذه الحرية تتيح للتصميمات المتحركة والخفيفة والأكثر تطابقاً مع المقاييس المميزة.
تصنيع التكاليف - الأثرية في سكال
وفي حين أن تكلفة وحدة الهوائي المختلط يمكن أن تكون أعلى قليلا من مجرد أثر ثنائي الفينيل متعدد الكلور، فإن التكلفة الإجمالية للنظام تنخفض في كثير من الأحيان.() وتقضي الهوائيات الفلكية على الحاجة إلى وصلات ضخمة، وكابلات، وخطوات تجميع ثانوية، ويمكن إدماجها في دائرة المرنة التي تستخدمها الأجهزة في عملية واحدة موزعة على الأعضاء، مما يقلل من تعقيدات العمل والمخزونات.()
تطبيقات الفلاكسي الهوائي في الأجهزة القابلة للزراعة
الخياطة و المفاصل
إن أجهزة تعقب الصدر وأجهزة التبريد تمثل أكبر فئة قابلة للارتداء، فالهوائيات الفلكية أصبحت الآن معيارية داخل السلالات أو بين الغلاف العرضي والخلفي، على سبيل المثال، العلامات التجارية الرائدة مثل التفاح، و(الغاريمن) و(فيتبيت) تستخدم مرنة رئيسية وتنوع داخل نطاقاتها لتمكين النظام العالمي لتحديد المواقع، و(بلوتوث) وربط الخلايا.
أنماط رصد الصحة
ويعتمد مراقبو التلوج المستمر، وأجهزة قياس درجة الحرارة، وملصقات الاستشعار عن درجات الحرارة على وصلات لاسلكية منخفضة الطاقة (البطاقات المنخفضة الطاقة أو الاتصالات الميدانية القريبة من الأرض) لنقل البيانات إلى هاتف ذكي، كما أن الهوائيات الفلكية ضرورية هنا لأن الترسبات يجب أن تكون شديدة الارتداد (الألم الحاد) وتتوافق مع عوامل التكديس التي تصيب البشرة لأيام أو أسابيع في وقت واحد.
الملابس الذكية والأحذية الرياضية
وتُعد أجهزة الاستشعار الذكية والملاحة الهوائية في نسيج مباشر، إذ إن شركات مثل لومو ران ورالف لورين، بووتيتش، قد وضعت قمصاناً مصممة لرصد الوضع ومعدل القلب والحركة، كما أن المصابيح الفلكية في هذه الثياب الفضية يجب أن تكون قابلة للغسل، ويمكن أن تنجو من عشرات دورات الغسيل.
Augmented Reality (AR) and Virtual Reality (VR) headsets
وتحتاج الرؤوس الحربية للأجهزة المزودة بأجهزة التلقيح المرئية/الأجهزة الضوئية إلى عدة هوائيات لبث الفيديو المنخفض التردد، وتتبع أجهزة التحكم، وبيانات الاستشعار، كما أن الحيز الداخلي المحدود والأسطح الممنوعة من النظارات المرفوعة من طراز RAR هو مثالي للهوائيات المشتعلة، كما أن الشركات مثل مسلسل " مقاطع " و " Spectacles " ، وهي وحدات مرنة ذات صلة بين الرؤوس و "
الاتصالات اللاسلكية
ومثل مذاهب الأذن اللاسلكية، والحلقات الذكية، والمجوهرات التي يمكن أن تكون محمولة من قبل هيئة الأمن الوطني، تُستخدم في الهوائيات السائلة، وفي الأقراط المغلقة، كثيرا ما تُطبع الهوائيات على الدائرة المرنة التي تربط السائق والبطارية، ولا يجب أن يتداخل هذا التنسيب مع غرفة الصوت.
الاعتبارات والتحديات المتعلقة بالتصميم
التأثيرات والدراسة
فالجسد البشري هو نظام غذائي مضلل ذو قدرة عالية على التحمل )السماحية النسبية( ٠٥-٠٨ في ٢,٤ غيهرتز وقابلية تصريف، وعندما توضع الهوائيات المرنة على الجسم أو بالقرب منه، فإن الترددات المتردية يمكن أن تنخفض إلى مستوى منخفض، كما أن كفاءة الإشعاع يمكن أن تهبط بنسبة ٠٣-٥٠ في المائة، ويجب على المهندسين أن يحسبوا ذلك بتصميم الميزة الأرضية التي يقابلها التردد أو باستخدام النسيج الارتين.
التكامل مع الميكانيكيين الطائرين والزهور
ويدخل الهوائيات في المنسوجات أساليب فشل جديدة: تآكل البطولات الاصطناعية، وإلغاء الآثار المطبوعة، والتآكل من العرق، ويجب على المصممين اختيار مواد فرعية ذات قوة ميكانيكية (مثلاً، التحلل التراكمي أو السليكون) واستخدام طرق سلوكية زائدة للحفاظ على الاتصال بعد وقوع ضرر جزئي.
استهلاك الطاقة وتحقيق الكفاءة
وبالإضافة إلى ذلك، فإن الأجهزة القابلة للزراعة مقيدة ببطاريات صغيرة (نحو 100 إلى 500 متر مربع).
الامتثال التنظيمي وآلية البحث العلمي
ويجب أن تستوفي الهوائيات الفلكية الحدود التنظيمية لمعدلات الامتصاص المحددة - المعدل الذي تستوعب فيه الأنسجة الجسمية الطاقة المضغوطة، لأن الهوائيات المرفوعة يمكن أن توضع مباشرة ضد الجلد، ويصعب تحقيق هدف منخفض من حيث الارتفاع، وتشمل التقنيات إضافة طبقات أرضية، باستخدام هوائيات عالية الكفاءة تتطلب قدراً أدنى من الطاقة، وتصمم عمداً لإشعاع الجسم.
التوقعات المستقبلية
عمليات تصنيع المواد الناشئة
كما أن الجيل القادم من الهوائيات المفلورة سيعزز المواد النانوية مثل الغرافيني، ونانووب الكربون، والميزين، وهذه المواد توفر مرونة أساسية زائداً عن درجة عالية من السلوك، وأوجه الكفاءة الواعدة التي تزيد على 95 في المائة حتى على المقاطع الفرعية القابلة للتمديد، وقد تؤدي البوليمرات ذاتية الرفع التي تصل إلى آثار مصغرة في أجهزة الطباعة ذاتية إلى زيادة كبيرة في عمر المقاييس.
التكامل مع 5G/6G ومنظومات الإنذار المبكر
فالقابلات المفقودة تتحول إلى 5 جي بالنسبة للتطبيقات ذات التردد العالي مثل البث المباشر للفيديو من كاميرات الجسم والتطبيب عن بعد في الوقت الحقيقي، وتحتاج مجموعات الموجات المتوسطة (النفاذ) إلى مسافات متعددة ذات توجهات عالية، وتشتمل على مجموعات من المواد السائلة ذات الصبغة الصبغة الفوقية العالية، وتشمل الحلول مجموعات من العناصر المكونة للثوبات الارتفاعية؛ ويمكن طباعة على مجموعة من المحركات المرنة.
Energy Harvesting and Self-Powered Antennas
ويمكن أن تضاعف الهوائيات الفلكية كحصاد للطاقة، أو تلتقط طاقة امبيرية أو طاقة شمسية، ويمكن أن يؤدي الاسترخاء (التنفس الهائي) الذي يطبع على طبقة فرعية مرنة إلى بث إشارات مرنة من طراز Wi-Fi أو الخلايا أو البث إلى خدعة - تحميل مكثف، مما قد يزيل الحاجة إلى استبدال البطاريات في أجهزة الاستشعار الصحية ذات الطاقة المنخفضة.
AI —Assisted Antenna Design and Optimization
ويجري تطبيق التعلم في مجال الآلات على تصميم مختصرات هندية مرنة تلقائياً لعوامل محددة في الشكل ومواقع الجسم، كما أن أدوات مثل هذه المركبات واستديو لجنة العلم والتكنولوجيا تقدم الآن نماذج أمثل لاستخدام الخوارزميات الجينية والشبكات العصبية للتقليل إلى أدنى حد من فقدان العودة مع زيادة الكفاءة إلى أقصى حد، ويمكن أيضاً التنبؤ بخفض التأثيرات الجسمية استناداً إلى بيانات الحركة، مما يتيح إجراء تصحيحات فعلية.
المعايير والقابلية للتشغيل
ومع أن الهوائيات المشتعلة تصبح متماثلة، فإن معايير الصناعة لقياس الأداء، والقدرة على الاستمرار، والقابلية للتشغيل المتبادل ستظهر، وتعمل الشبكة الدولية لصناعة البلوتوث (Blutooth SIG) وEEEE، والمنظمة الدولية لتوحيد المقاييس على وضع مبادئ توجيهية لاختبار الهوائيات في السيناريوهات القابلة للارتطام (مثلاً بشأن حرق الذراع).
خاتمة
ولم تعد الهوائيات الفلكية تشكل تكنولوجيا متخصصة، بل هي عامل تمكين أساسي للثورة التي يمكن ارتداؤها، إذ أن قدرتها غير المتطابقة على القذف والتمديد والتدخيل إلى الأشياء اليومية، بينما يؤدي أداء سلكي قوي إلى الاعتماد عبر قطاعات اللياقة والصحة والتصميم والارتقاء بالمنتجات الزراعية في المستقبل، وسيزداد عدد المستفيدين من هذه البطاريات قدرة على دعم البيانات.
External Links:]