المشاكل التي تشوب قضايا قابلية الاختراق في أجهزة الاتصال اللاسلكية

فهم قابلية الاختراق المغناطيسي في الأجهزة اللاسلكية

ElFMC-Imagnetic compatibility (EMC) is the ability of a wireless communication tool to function correctly in its intended electromagnetic environment without causing unacceptable interference to other devices. In practice, EMC involves two complementary aspects: a tool must not emit excessive electromagnetic energy that disrupts nearby equipment (emission), and it must maintain its own performance when exposed to external electromagnetic fields (immunity).

أسباب التداخل المغناطيسي

وقبل أن يتخلل المهندسون من المشاكل، يجب أن يفهموا الآليات المادية المشتركة التي تنتج إخفاقات في الأجهزة اللاسلكية التي تنتجها الجماعة الاقتصادية لدول غرب أفريقيا، ويمكن إجراء أو تشعب، وكثيرا ما يكون ذلك ناتجا عن الجهاز نفسه أو عن بيئته المباشرة، كما أن المصادر الأكثر تواترا التي تصادف أثناء التنمية والنشر الميداني.

عدم كفاية الدرع والغطس

فالشحن هو خط الدفاع الأول ضد الانبعاثات المشععة والقابلية للتأثر، كما أن الكشف المعدني أو المعاطف المسيّسة التي لا تغلق بشكل سليم، أو التي تكون لها ثغرات أكبر من الموجة التي تتخللها الإشارة المتقطعة، ستسمح للميادين الكهرومغناطيسية بالتسرب في أو خارجها، وبالمثل، فإن الأرض التي تخلق مسارات عالية السرعة - ولا سيما في الترددات العالية - تحول الطائرة الأرضية نفسها.

مسكينة و موصل

فالكابلات غير المسلّحة أو التي يُنهيها بشكل غير سليم يمكن أن تلتقط الضوضاء الخارجية وتحملها مباشرة إلى دائرة حساسة، وعلى العكس من ذلك، فإنها يمكن أن تشع الضوضاء من إشارات التحويل الداخلي، وتشمل المشاكل المشتركة تشغيل الكابلات الموازية لخطوط الكهرباء، وعدم تلف الأزواج المتمايزة، واستخدام الموصلات التي تكسر استمرارية الدروع في الواجهة.

ارتفاع الترددات

أجهزة لاسلكية حديثة تُعد كثيفة مع دوائر رقمية: المجهزات، حافلات الذاكرة، محولات من العاصمة إلى العاصمة، ومصفوفات الساعة، وهذه المكونات تولد مسافات دقيقة في الترددات التي كثيرا ما تقع داخل نطاقات تشغيل جهاز إرسال اللاسلكي، فعلى سبيل المثال، فإن عدد ساعات الترددات المتحركة المتحركة يبلغ 100 متر مربع يزيد كثيرا على نطاق الترددات ISM البالغ 2.4 غيرتز.

Proximity to powerful External Sources

ونادرا ما تعمل الأجهزة اللاسلكية في عزلة، وفي بيئة عالم الواقع، يمكن أن توضع بالقرب من أجهزة البث، أو اللحام الصناعي، أو الأفران المجهرية، أو الأجهزة اللاسلكية الأخرى العاملة على القنوات المتاخمة، وعندما تتجاوز القوى الميدانية الخارجية هامش حصانة الجهاز، يمكن أن تشبع الطرف المتلقي للشبكة الأمامية، مما يتسبب في تشوه غير مقصود أو فقدان كامل للإشارة.

العناصر غير المضاعِفة أو المزيفة

إن استخدام المكونات التي لا تفي بمواصفاتها المعلنة في مجال الرصد البيئي - مثل أجهزة التفاف ذات العتبة الطفيلية العالية، والخرز الخصبية ذات المنحنىات غير المعروفة، أو الموصلات التي تفتقر إلى الأرض السليمة - هو سبب مخفي للعديد من الإخفاقات، ويمكن لتدابير خفض التكاليف في الإنتاج العالي الحجم أن تستحدث أجزاء تنحرف عن فاتورة المواد المعتمدة، مما يحول تصميما معتمدا سابقا إلى فشل في الإدارة البيئية.

تدفق العمل على نحو منهجي

ويتبع التشويش الفعال للحركة نهجاً منظماً، إذ يقفز إلى التخفيف دون تحديد الوقت الفعلي لنفايات المسارات التي تصطدم بها الوصلات، ويخفي في كثير من الأحيان السبب الجذري، ويتكيف التسلسل الوارد أدناه من أفضل الممارسات المستخدمة في مختبرات التصديق، وهو مناسب للنموذجات الأولية للتنمية وللوحدات العاملة في الميدان.

1 - الوثائق: سمات وشروط التشغيل

وبدءا من تسجيل ما يخطئه الجهاز تماما، بالنسبة لصلة لاسلكية، يمكن أن تكون نسبة عالية من الأخطاء في الحزمة، أو عمليات إعادة الاتصال المتكررة، أو الانقطاع المفاجئ في مبادرة الأمن الإقليمي، ملاحظة البيئة: المعدات الأخرى القريبة، توجه الجهاز، المسافة عن المتدخل، وما إذا كانت المشكلة قابلة لإعادة إنتاج وحدات أخرى، كما أن سجلا زمنيا أو تطبيقات محددة يجري حاليا يمكن أن يكشف عن أنماطا - على سبيل المثال، التدخل الذي لا يحدث إلا عندما تدخل جهاز الدولة.

2 - التفتيش الافتراضي والفيزيائي

وقبل أن تُستخدم معدات الاختبار، تفحص المبنى المادي للجهاز، وتتحقق من أن جميع الدروع مُقرنة بشكل صحيح، وأن المسامير التي تحوز نصفاً ضيّقاً، وأنه لا توجد كابلات تُلصق أو توجه مباشرة على الهوائي اللاسلكي، وتبحث عن تعديلات أو خنقات مخدرة أو أشرطة أرضية تم قطعها، وتتحقق من أن جميع العناصر الأرضية المباعة على الموصلة.

3. Narrow Down the Victim and the Source

تحديد ما إذا كان الجهاز اللاسلكي ضحية للتدخل الخارجي أو مصدر الانبعاثات التي تسبب خللاً في وظيفته، وإجراء اختبار استبدال بسيط، واستبدال الجهاز تحت الاختبار بمرجع جيد، وإذا اختفت المشكلة، فمن المرجح أن يكون الدي أوت هو المذنب، وإذا استمرت المشكلة، فإن البيئة الخارجية في حالة الخطأ، والطريقة الأخرى المفيدة هي نقل إشارة الـ دي تي إلى جودتها بعيداً عن المصادر المشتبه فيها.

4- استخدام محلل سبكتروم لتصنيع الانبعاثات

(ب) أن يربط محلل طيف مع جهاز مراقبة بالقرب من الميدان، وأن يُستخدم جهازاً واسع النطاق (الطاقة) يُستخدم على الأقل في نسق أعلى سقف داخلي، وأن يُسجل أي انبعاثات تتجاوز الحدود التنظيمية أو تقع ضمن نطاق جهاز التحكم الذاتي، وأن يستخدم، بالنسبة للقياسات المشععة، جهازاً هائياً واسع النطاق يُوضع على مسافة ثابتة (مثلاً، 3 أمتار) للربط بين أجهزة الاسترشاد بالأجهزة.

5 - تحديد مسار الأزواج

وبعد تحديد الانبعاث المثير للمشاكل، تتمثل الخطوة التالية في تحديد كيفية دخوله إلى دائرة الضحية، واستخدام مسبار حالي على الكابلات لقياس تيارات الحركة المشتركة، ويمكن للخنق الطفيف على المحار أن يوقف التيار الشائع؛ وإذا ما أضافت خطاً يقلل مؤقتاً من التدخل، فإن مسار الانقلاب يتم أساساً عن طريق الكابلات.

6 - تنفيذ الأهداف المحددة

واستنادا إلى مسار التقلبات، وتطبيق أكثر التدابير المضادة فعالية، فبالنسبة للانبعاثات المشعّة من أي سي إي سي، يمكن أن تضاف مكثفا محليا للزيوت (0.1 ميكروفلور و10 فرنكات فرنسية بالتوازي) بالقرب من طيف الإمدادات، وأن تضمن أن يكون مسار العودة الأرضية قصيرا، وأن تُحدث انبعاثات على خطوط الكهرباء، وأن تُثبت مرشّحا أو حزاماسبا يُقيَّد على أساسه للإشعاع الكابل.

7 - إعادة اختبار الحصانة تحت الضغط

وبعد تخفيض الانبعاثات، يجب التحقق من حصانة الجهاز، واستخدام مجموعة اختبارات للحصانة المشععة (مثل خلية من طراز TEM أو هوائي في غرفة فصية) لكشف الـ DUT إلى نقاط القوة الميدانية التي تبلغ 3 ف/م، أو 10 ف/م، أو المستوى المطلوب بموجب المعيار المستهدف، كما أن رصد أي أخطاء أو رفات أو أداء متدهور يصبح أكثر حساسية.

التقنيات التشخيصية المتقدمة

وعندما لا تُحدّد المشاكل الأساسية السبب الجذري، يلزم اتباع أساليب أكثر تطوراً، وهذه التقنيات قيمة بوجه خاص بالنسبة للمسائل المتقطعة أو التي تعتمد على درجة الحرارة في منطقة البحر الأبيض المتوسط.

التوقيت - التراجع عن النزاهة الأرضية

ويمكن تشخيص القفزة الأرضية العالية السرعة أو الملامح المضللة في الطائرة الأرضية باستخدام جهاز قياس زمني ثابت، ويرسل تقرير مرحلي بسرعة إلى أثر ومقاييس، ويظهر انقطاع الارتداد عند طريق العودة الأرضية أو كسره، على أنه يتصاعد في موجة الانعكاس.

فحوصات قريبة من الميدان مع راسل المرحلة

وبالنسبة للمجالس التي تستخدم محولات متعددة ومصادر للساعة، يمكن للمسح القريب من الحقول أن يرسم خريطة للتوزيع الميداني الكهرومغناطيسي على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ومن خلال الجمع بين البيانات المسحية مع إشارة أولية من ساعة الجهاز، يمكن للمهندسين ربط بقع ساخنة مكانية محددة مع أحداث تحويل محددة، وهذا المستوى من التفصيل لا غنى عنه عندما يكون الأزواج الضوضاء من خلال شبكة توزيع الطاقة التابعة للمجلس بدلا من استخدام مفاعل " إي فيل " .

اختبار دائرة الامتثال السابق

ويواجه اختبار الامتثال النهائي في مختبر معتمد مخاطرة، إذ يستثمر العديد من أفرقة التصميم في منشأة ما قبل الامتثال - وهي غرفة صغيرة للخصائص، وهائي معاير، ومحلل للطيف بكشف شبه القرم - لفحص النماذج الأولية في وقت مبكر، ويكشف اختبار الامتثال عن المشاكل التي لا تزال رخيصة في تحديدها، بدلا من أن يُغلق التصميم نفسه على حساب الإنتاج.

Mitigation Techniques for Wireless-Specific Challenges

وتواجه الأجهزة اللاسلكية قيوداً فريدة لأن الإذاعة يجب أن تتعايش مع الدوائر الرقمية في نفس اللوح وفي نفس الضميمة، وتعالج الاستراتيجيات التالية التي ثبتت جدواها نقاط الألم الأكثر شيوعاً.

الدرع الكهربي

وكثيرا ما لا يكون الكشف الكامل للمعادن ممكنا بالنسبة للمنتجات اللاسلكية لأنه يحجب الإشارات اللاسلكية المرغوبة، بل يستخدم علبة درع ذات فتحات صغيرة مقارنة بالتدخل الموجي، ولكنها كبيرة بما يكفي لإرسال الإشارة اللاسلكية، وكبديل لذلك، لا يضع الدرع إلا على القسم الرقمي المزعج بينما يترك الهوائي اللاسلكي معرضا، وبالنسبة للترددات فوق 1 غموز، يعتبر الإلكترونيا.

تحليل الحساسية (الشعور)

ويحدث هذا التنبيه عندما تضعف الضوضاء الداخلية حساسية جهاز الاستقبال، وتقيس مدى الحيلة، ووضع الجهاز اللاسلكي في صندوق محمي، وتحقن إشارة RF معروفة في ميناء الهوائي باستخدام كابل، وتتجنب الضجيج الخارجي، وتقييد درجة خطأ جهاز الاستقبال أو معدل الخطأ قليلا مع الأقسام الرقمية العاملة مقابل الدوار، ويكشف الفرق عن مدى حدوث ضوضاء داخلية.

تحقيق النزاهة في القوة

وتولد أجهزة التبديل في الأجهزة اللاسلكية التي تعمل بالبطارية طفرة في ترددها التحويلي، ولإبقاء هذه الطفرة من الانقلابات في قسم الترددات الترددية، تستخدم جهازاً لتنظيم الموجات المنخفضة من أجل الإمداد بالأجهزة اللاسلكية، وعلى هيئة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، تقوم بدور النجم في تحويل الطاقة إلى مراحل الترددات الرقمية بحيث لا تتقاسم مسارات العودة مع أرضية العرض الحساسة.

عزل من أنتينا إلى مسيح

وكثيرا ما توضع الهوائيات اللاسلكية بالقرب من قطع غيار المعادن، أو موانئ البورصة، أو أسلاك المكبرات، ويمكن لهذه الهيئات الفلزية أن تعمل كمشعفات أو ممتصات طفيلية، وأن تغير نمط الهوائي وتتسبب في حدوث خطأ، أما خط الاختلال فيتمثل في قياس مدى تعرض المائيين للتشريد (S11)، مع وجود تغطية احتياطية للجهاز، أو عدم وجوده.

استراتيجيات التصميم الوقائي

ويستحق أوقية الوقاية رطلاً من الاضطرابات، إذ إن تصميمها من أجل لجنة الرصد البيئي منذ البداية يقلل من وقت التنمية ومن خطر إعادة تصميمها بتكلفة باهظة، وإدماج هذه الممارسات في كل دورة من دورات تطوير المنتجات اللاسلكية.

التعبئة والنمذجة في وقت مبكر

استخدام أدوات المحاكاة الكهرومغناطيسية 3D (مثل استوديو لجنة العلم والتكنولوجيا، آنسيز HFSS) لنموذج الهوائي، والضميمة، والتراكم الداخلي لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور قبل وضع النموذج الأولي الأول، ويمكن للأجهزة المحاكاة التنبؤ بتردد حركة مشتركة على الطائرة الأرضية، والإشعاع من الثغرات في القياسات، ونتائج الموجة الثابتة المتطورة نتيجة تغيرات المتحققة في وقت مبكر.

اعتماد ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع خطط أرضية صلبة

ويوفر جهاز ثنائي الفينيل متعدد الكلور، الذي يبلغ أربعة طوابق أو ستة طوابق، مع طائرات مكرّسة أرضية وكهربية، مساراً للعودة منخفضة المحصلات بالنسبة لتيارات عالية التردد، ويبقي الأقسام الرقمية وأجهزة التردد منفصلة على متن الطائرة، مع تقسيم مادي واضح في الطائرة الأرضية عند الضرورة، ويستخدم قنابل غرزية واسعة بين الجزر الأرضية لتجنب خلق هوائيات عالية التردد.

إدراج عناصر الإدارة البيئية في مكتب الشؤون الإدارية من البداية

أما الخرز الفيريسية، والاختناق الشائع، وأجهزة التليفزيون، والمكثفات المتطورة، فهي غير مكلفة عندما تضاف في مرحلة التصميم، ولكنها مكلفة لإعادة التعبئة، وتكليف المكونات التي تُمنح منابر الادخار المعروفة إلى أعلى درجة من الاهتمام، وبالنسبة للخطوط الرقمية العالية السرعة، تستخدم المقاومين لبطء معدلات الحواف، وتخفض من الأنسجة.

تصميمات لمسح الأرض في الضميمة

وعند استخدام الضيوف المعدنية، ضمان وجود وصلات متعددة منخفضة التبسيط بين أرض PCB والضميمة، واستخدام الغازات المسيّرة حول قاعي الشعيرية، وعدم استخدام الطلاءات المسكّنة في قاع نصفي الدرع، وعدم استخدام الطلاءات السطحية إلا في شكل درع مهيمن، حيث تُعد طبقة الطلاء المعدن وتدمر فعالية التدفئة البلاستيكية، أو في الرش المبكّر.

خاتمة

إن قضايا التوافق الكهرومغناطيسي في أجهزة الاتصال اللاسلكية أمر لا مفر منه، ولكن يمكن حلها بصورة منهجية بالأدوات المناسبة، والمنهجية، والعقول، وبفهم فيزياء الانبعاثات والحصانة، وبعد تدفق عمل منظم ينتقل من وثائق الأعراض إلى التخفيف من آثاره، ويدمج تقنيات التصميم الوقائي، يمكن للمهندسين أن يجلبوا المنتجات إلى الأسواق بسرعة وبقدر أكبر من الموثوقية، وكل اختبار للاختبارات الإلكترونية الفاشلة هو فرصة لتعميق فهمكم الخاص