السلف في مجال نظم الاتصالات اللاسلكية القابلة للتداول

الحاجة المتزايدة إلى الهوائيات التكيفية

إنّ أنظمة الاتصالات اللاسلكية الحديثة تعمل في بيئات مكتظة ودينامية بشكل متزايد، من النمو المتفجر في حركة البيانات المتنقلة إلى متطلبات الإنترنت، والدفع نحو 6 جي، وقدرة التكيّف في الوقت الحقيقي أصبحت شرطاً حاسماً، فالأهداف الصناعية الثابتة، وإن كان موثوقاً بها، محدودة بطبيعتها،

ما هو الأنائيات القابلة للثقة؟

وهذه العوامل التي يمكن تغييرها عن قصد، هي الهوائيات القابلة لإعادة التشكيل، التي يمكن أن تغير عمدا واحدا أو أكثر من معايير التشغيل بعد نشرها، ويتحقق هذا التغيير من خلال دمج المكونات أو المواد المتغيرة التي تستجيب للهيكل الكهربائي أو الميكانيكي أو المتحول البصري، وخلافا لخط ضيق تقليدي مصمم لحجم واحد من الترددات أو نمط ثابت من الإشعاعات، يمكن أن يتحول ثاني أكسيد الكربون من دول متعددة.

بعض الهوائيات تستخدم مفاتيح صلبة مثل أجهزة التنظيف أو أجهزة تحويل المفاعلات الميدانية لربط أو فصل أجزاء من الهيكل المشع، تعتمد بعضها على نظم الميكانيكية ذات الصبغة الصغرية لنقل الصبغة العالية أو أجهزة التقلب في البطاريات

جيم - القدرة على التحكم في التكنولوجيات الرئيسية

PIN Diodes and RF Switches

إن حمى شبكة المعلومات الخاصة بها من بين أكثر المكونات استخداماً في الهوائيات القابلة لإعادة التشكيل، وهي توفر فترات التبديل السريعة (الثانيات القليلة)، وفقدان الإضافة المنخفضة، والعزلة العالية في الدولة/الخارجة، ويدمج المهندسون معادن شبكة المعلومات السكانية في الميضات، وغالباً في نقاط استراتيجية مثل الثغرات في الفتحة أو على طول فترات الترددات المشعة.

النظم الميكانيكية الصغيرة

وتوفِّر مفاتيح نظام إدارة المعلومات البيئية المتعددة الأطراف نهجاً آخر يجمع بين الموثوقية الميكانيكية لمحول الاتصال المادي وصغر حجم المايكروفيسور، وتظهر مفاتيح نظام الرصد المتعدد الأطراف فقداناً منخفضاً للغاية للإضافة، وخطياً ممتازاً، ووساطاً واسع النطاق، مما يجعلها جذابة للتطبيقات العالية الأداء مثل الاتصالات الساتلية ونظم الدفاع، وتُعدّل تواترها الرئيسي تباطؤاً في سرعة التغيُّل (ال ثاني أكسيد الميكانيكية إلى مستويات أعلى).

مواد كيميائية وطولية مستمرة

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب تعليماً سلساً ومستمراً وليس دولاً مفصّلة، فإنّ حماة المهبل خيار مشترك، هذه الأجهزة تتصرف كأجهزة مراقبة فولتاجية، وتغيّر قدرتها عندما يتم تطبيق تحيز عكسي، وعندما توضع في جهاز التحكم بالهائي، يُحوّل المُشغل التردد الصامت على مدى مستمر، وهذا مفيد بشكل خاص لأيّة مناهب المُتَفِعِيّةِ المُتَةِيْتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَطَطَ

المواد التي يمكن تحصينها: كريستال السائل، ومبيدات الفلول، وغرفين

فبغض النظر عن مكونات الدول الصلبة، تفتح المواد القابلة للتداول إمكانيات جديدة، فبلور السائل، مثلا، لها ثابتات مترية متفرقة تتفاوت عندما تتغير حقول الكهرباء في الاتجاه الجزيئي، ويمكن أن تحقق الميثانات المحتوية على التكتل باستمرار الترددي أو الانتقال التدريجي دون قطع حرجة.

Metamaterials and Metasurfaces

هياكل الكهرومغناطيسية ذاتية، تعرف بالميثاماتيريا، يمكن تصميمها بممتلكات غير موجودة في الطبيعة، بدمج عناصر نشطة مثل المتشردين أو التحول إلى خلايا وحدة الميتاماتية، مهندسون يصنعون مواد قابلة للتعديل أو قابلة للتشغيل، يمكن أن يغيروا طاقتهم الرخصية الفعالة وقابليتها للاستمرار في الوقت الحقيقي،

أنواع إعادة الترسخ

إعادة التثبيت

ويمكن أن تضبط الهوائيات القابلة للتداول في الترددات التشغيلية لتلافي التدخل أو دعم المعايير المتعددة أو استغلال مختلف المخصصات الطيفية، مثلاً، يمكن أن تغطي الهوائيات الواحدة وينيفي برقم 2.4 غيهرتز و5 غيهرتز وفرقة الـ 6 غيهرتز الناشئة عن طريق تبديل أو تدوين هيكلها المتردد، مما يلغي الحاجة إلى تركيبات منفصلة لكل مجموعة من الأنواع، ويوفِّر حيزاً في جهاز مصغر.

إعادة تشكيل النظام

ويغير الهوائيات القابلة للتداول في البراءات اتجاه أو شكل شعاعها الإشعاعي، وهذا أمر حاسم بالنسبة للنظم التي يجب أن تتبع المستخدمين المتحركين، أو أن تخفف من التدخل في اتجاهات محددة، أو أن تكون باطلة التكييف، ويمكن تحقيق الابتزاز عن طريق تفعيل عناصر مختلفة بصورة انتقائية في صفيفة أو عن طريق تغيير التوزيع التدريجي، وتستخدم تصميمات أكثر ابتكارا عناصر طفيلية ذات حمولات قابلة للتحويل لتقويم الموقع الرئيسي.

إعادة تشكيل الهيكل

ويمكن لإعادة تشكيل الاستقطاب أن يتحول بين الاستقطاب (الفضائي/الفقري) والاستقطاب الدائري (الشقيق/اليد اليمنى) وهذا أمر لا غنى عنه للاتصالات الساتلية التي يتحول فيها التنوع الاستقطابي إلى انحرافات، أو النظم التي تحتاج إلى التكيف مع قنوات التوزيع المختلفة، وكثيرا ما ينطوي الاستقطاب على تحويل شبكة التغذية أو تغيير شكل جهاز الترميز الأربعة.

إعادة تشكيل المركبات

إن أكثر التصميمات تقدماً تجمع بين تقنيات إعادة التشكيل في نقطة واحدة أو أكثر، وقد يلتهم الهوائي القابل للثقة المركبة في نفس الوقت تواترها، ويشكل نمطها، ويغير استقطابها، ويشكّل تحقيق درجات متعددة من الحرية دون تدخل متبادل أو تعقيد مفرط تحدياً كبيراً في التصميم، وهذه الهوائيات هي الصرير المقدس للبرمجيات المُحدّدة والمنابر المعرفة، حيث يلزم تحقيق أقصى قدر من المرونة.

مبادئ التصميم والتجارة

تصميم الهوائيات القابلة لإعادة التشكيل تتضمن موازنة عدة أهداف متضاربة، وإدراج عناصر التربة يضيف حتماً الخسارة التي تقلل من كفاءة الإشعاع،

كما أن مناولة السلطة والتسلسل أمران بالغا الأهمية، لا سيما بالنسبة للمرسلين، إذ أن أجهزة الاستنشاق والفرز لديها حدود طاقة تتجاوزها تصبح غير خطية، وتولد مواد متجانسة ومنتجات غير مستغلة، وتُنتج عن ذلك تحويلات من نظام إدارة الطاقة البيئية المتعددة الأطراف تُظهر تسلسلا أفضل، ولكنها قد تكون أبطأ، كما أن المواد التي يمكن تسويتها مثل البلورات السائلة يمكن أن تُعالج القوى المعتدلة، ولكنها تتطلب عوامل ذات تأثير عالية في الأجهزة المحمولة، كما يجب التقليل من المحركات.

تطبيقات في النظم الحديثة اللاسلكية

5G and 6G Networks

وتعتمد شبكات الجيل الخامس (5 زاي) على الجيل الكبير من الميكروفونات المتعددة الأطراف، وتُستخدم في إعداد معدلات عالية للبيانات، وتسمح الهوائيات القابلة للتداول بضبط أنماط الأشعة فيها بصورة دينامية للمستخدمين المتتابعين، وتحسين التغطية والقدرة، ويمكن أن تتحول في الترددات المتحركة، والصفوفات القابلة لإعادة التغيُّل بين مختلف وسائل الإشعاع لمعالجة الاختلالات البيئية.

الاتصالات الساتلية والفضاء الجوي

وتمارس السواتل عملها في بيئات قاسية حيث تكون الجمبالات الآلية باهظة التكلفة ومعرضة للفشل، كما أن الهوائيات التي يمكن التحكم فيها توفر التوجيه الإلكتروني، مما يتيح للسواتل تغطية مختلف المناطق الجغرافية أو محطات المسار الأرضية دون قطع متحركة. كما أن إعادة التشكيل ذات التردد قيمة بالنسبة للسواتل التي يجب أن تصل إلى النطاقات المتعددة (مثل النطاقات، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة الفضائية، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، والشبكة، وال

النظم العسكرية والتكتيكية

وتحتاج نظم الاتصالات العسكرية إلى قوة، وإلى احتمال ضعيف للاعتراض، والقدرة على التكيف، ويمكن أن تغير الهوائيات القابلة للتداول تواترها التشغيلي إلى القفز عبر طيف واسع، مما يجعل التشويش والتجسس أكثر صعوبة، كما يمكن أن يعيد تشكيل نمطها بحيث يبطل المضايقات المعادية أو يركز على الطاقة في اتجاه مرغوب فيه، وقدرة التحول بين مختلف برامج الموجات والقواطع من عبء السوقيات.

شبكة الإنترنت للأشياء (IoT) والأجهزة الذكية

وفي التوحيد القياسي، كثيرا ما تحتاج الأجهزة إلى الاتصال على مستويات متعددة (الزغبي، والبل، والويفي، ولورا) والعمل في بيئات متنوعة، ويمكن أن يغطي الهوائي الوحيد القابل لإعادة التشكيل جميع هذه الفرق، مما يقلل عدد الهوائيات اللازمة في جهاز الاستشعار المدمج، كما أن إعادة تشكيل البراءات يمكن أن تساعد أجهزة الترميز في المنازل الذكية أو المصانع على توجيه إشعاعاتها من العقبات المعدنية.

وصلة مغنطة للإذاعة والصيدلية

وتبدو النظم الإذاعية المعرفية ذات طابع غير مستخدم تلقائياً وتكيف نقلها وفقاً لذلك، كما أن الهوائيات المترددة ذات الثقوب هي مناسبة طبيعية، حيث أنها يمكن أن تلتحم بأي قناة متاحة، ويمكن لإعادة تشكيل هيكل البراءات أن تزيد من التدخل في شؤون المستخدمين الرئيسيين عن طريق وضع لاغيات في اتجاههم، وتدمج بعض البرامج الإذاعية التجريبية المعرفية قنوات قابلة لإعادة التشكيل مع قنوات التعلم الآلي على النحو الأمثل.

مقارنة مع الهوائيات التقليدية

إن الهوائيات التقليدية أبسط وأرخص وأكثر كفاءة في كثير من الأحيان لأنها تفتقر إلى الخسائر من مكونات التموين، ولكن هذه العوامل ثابتة في خصائصها، وتتطلب منافذ متعددة لتغطية مجموعات أو أنماط متعددة، وتعتمد على تعددية الحجم والتكلفة وتعقيد التصميم، وتسمح الهوائيات القابلة للتداول بالتبادل في كثير من الأحيان:

دراسات الحالة والبحوث الأخيرة

ومن الأمثلة البارزة على ذلك هو أنائي للتعريف قابل للتداول في جامعة كاليفورنيا، إيرفين، الذي يستخدم مبادلات بلورية سائلة، وأجهزة لاستبدال البوليمرات المتعددة الكلور، لتغطية كامل نطاق التردد 2-6 GHz مع فتحة واحدة، وتظهر هذه المناظرات كفاءة أفضل من 85 في المائة في جميع الولايات، وقد تم اختبارها في منصة إذاعة محددة من خلال برنامج حاسوبي.

كما تظهر منتجات تجارية. Alcan Systems] قد طورت هوائيا قابلا للتعديل بالنسبة لمحطة ساتلية تستخدم تكنولوجيا البلورة في الأشعة السينية إلكترونيا. وبالمثل،

الاتجاهات المستقبلية والاتجاهات الناشئة

الاستخبارات الفنية للتداول الذاتي

ومع تزايد عدد الدول التي يُحتمل أن تكون هيائيا (لا سيما بالنسبة للتصميمات القابلة للتداول بالمركبات)، يصبح اختيار الشكل الأمثل مشكلة غير مقصودة الحد الأمثل، ويجري تطبيق خوارزميات التعلم الماكين، ولا سيما التعلم عن التعزيزات العميقة، لتعلم أفضل دولة هوائية تستند إلى مقاييس جودة الربط، أو بيانات الاستشعار، أو حركة المستعملين المتوقعة.

Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS)

إن " RIS " مفهوم آخذ في الظهور بسرعة حيث توضع مجموعات كبيرة من العناصر السلبية والمعاد تشكيلها على الجدران أو على سطح آخر للسيطرة على بيئة الانتشار، ويمكن لهذه الأسطح أن تعكس أو تصلح أو تستوعب موجات الحوادث بطريقة قابلة للبرمجة، وأن تحول البيئة فعلياً إلى جزء من نظام الاتصالات، وفي حين أن عناصر " RIS " ليست ذات تأثيرات كبيرة على نفس المفاعلات التكنولوجية المُعاد تشكيلها، فإن هذه هي " " .

دمج أجهزة الراديو المصممة على برامج الحاسوب

والتآزر بين أجهزة الراديو المحددة بالبرمجيات والملاحة القابلة لإعادة التشكيل يخلق منصة لاسلكية مكيفة تماماً، ويعالج البرنامج عملية تجهيز النطاقات الأساسية، بينما يقوم الهوائي بتكييف خصائصه الرئيسية، ويمكنه معاً تنفيذ السمات اللاسلكية المعرفية، والتقاسم الدينامي للطيف، وحتى التواصل الكامل، وقد تدمج التصميمات المستقبلية ضوابط التناغم مباشرة في منطق التناغم الرقمي للجهاز SDRS optnam.

المواد المتقدمة والتسعير

فالأدوات الإلكترونية المطبوعة، والتصنيع الإضافي (3D) والمرونة الفرعية تتيح تصنيع الهوائيات القابلة لإعادة التشكيل بتكلفة أقل وبواسطة جديدة، مثلا، فإن الهوائيات المطابقة التي يمكن ربطها بالأسطح المكشوفة هي مثالية للأجهزة القابلة للارتداء والتطبيقات الآلية، وقد يؤدي إدراج مادة الغرافيين وغيرها من المواد الـ2D إلى جعل المكونات الفوقية ذات القدرة على التخدير،

خاتمة

إن الهوائيات القابلة للثقة تمثل تحولاً في النموذج من هياكل مشعة ذاتية ثابتة وموحدة إلى فتحات مرنة ومتعددة الجوانب يمكن أن تتكيف مع بيئتها، كما أن تكامل نظم الاتصالات السلكية واللاسلكية ذات الصلة، والمفاتيح، والمواهب، والمواد غير القابلة للتداول، قد أدى بالفعل إلى إيجاد أجهزة عملية لنظم ال ٥ جي، وسواتل، وعسكرية، وأجهزة إيوت، مع استمرار التحديات في تكييف الهياكل الأساسية مع الكفاءة.