وتُستخدم أجهزة الإرسال اللاسلكية كركيزة أساسية لنظم الرادار الحديثة المثقفة، مما يتيح الكشف الدقيق عن الأجسام، ومراقبة الرحلات الجوية التكييفية، وتجنب الاصطدام، ووظائف القيادة المستقلة، حيث أن المركبات تعتمد بشكل متزايد على أجهزة الاستشعار الرادارية العاملة في الـ 24 غيغاهيرتز، و 77 غيغاهيرتز، و 79 من قطع غيغاهيرتز، فإن المطالب على أداء أكبر من حيث الحجم يجب أن تُصِّف موجة قوية من الترددات التردد.

التحديات الأساسية في تصميم جهاز كمبلد لرادر المركبات

وتفرض نظم الرادار الآلي مجموعة فريدة من القيود تختلف اختلافاً شديداً عن تلك الموجودة في الاتصالات التقليدية أو الرادار الصناعي، ويجب أن يعمل المضخم بصورة موثوقة تحت درجات حرارة الغطاء التي يمكن أن تتجاوز 125 درجة مئوية، وأن يتحمل الصدمة الميكانيكية من الثقوب والأرض الخام، وأن يحافظ على الأداء على مدى فترة عمر المركبات التي تتراوح بين 10 و15 سنة، وبغض النظر عن الترد البيئي، فإن هناك عدة تحديات في التصميم الكهربائي.

الإدارة العليا لمناولة الطاقة وإدارة الحرارة

ولاكتشاف الأجسام التي تتجاوز حدودها 250 متراً، بينما تخترق الأمطار والضباب والرش البري، يجب على جهاز الإرسال الراداري أن يوصل كميات كبيرة من الفولطية - التي غالباً ما تكون عشرات من الألفوات إلى عدة خاط في ميناء الهوائي، ويجب أن تزيد مرحلة تضخم القوى المحركة من الاشتعال دون إدخال تشوهات غير خطية يمكن أن تضعف دقة النطاق أو تولد نسقاً للارتدادات العالية للمركبات.

التسلسل والتعديل

وتستعمل نظم الرادار المتحركة في معظمها الموجة المستمرة التي تعمل بالترددات أو الموجات المتعددة النواتج، وتعتمد هذه المخططات على تضخيم خطي عالي للحفاظ على طيف الترددات والعلاقات التدريجية التي تجسد النطاقات والمعلومات السرعة، وتضع السلوك غير الخطي مثل ضغط الترددات، والعقبات الزائفة في مجال التكوين.

الرقم وحساسية الاستلام

ويضع جهاز الاستلام المنخفض في الطرف الأمامي من نظام الاستقبال رقم الضجيج العام للنظام، الذي يملي مباشرة الحد الأدنى من الإشارات التي يمكن اكتشافها، وفي بيئة منوعة، يجب على نظام الناموسيات المحلية أن توقف مساهمات الضوضاء من الهوائي، وخطوط الإرسال، ومراحل المزج، مع توفير مكاسب كافية للتغلب على الضجيج اللاحق، كما أن رقم الضجيج الذي يقل عن 3 دي بي هو نموذجي بالنسبة لـنات الرادارية، ولكن تحقيق هذا في إطار عملية الارتجـة

اتساع نطاق الضمادات والعائدات

وتوزع أنظمة رادارية آلية )مثلا، الجزء ١٥ من قانون المنافسة النباتية، ETSI EN ٣٠١-٠٩١( على نطاق الترددات الترددية لعدة جيغاهرتز، ولا سيما في نطاق التردد ٧٧-٨١، لتحسين تسوية النطاقات، ويجب على المضخات أن توفر مكاسب ثابتة والاستجابة التدريجية المتسقة عبر هذه المواصف الواسعة النطاق.

الحد من التنميط والإدماج

وتحتوي المركبات على أجهزة استشعار رادارية متعددة - جبهة بعيدة المدى، وزاوية قصيرة المدى، وأجهزة كشف عن وجود داخلي - تتنافس على الفضاء مع الهوائيات ووحدات التجهيز ولوازم الطاقة، ويجب إدماج أجهزة التصعيد في وحدات مدمجة، وكثيرا ما تستخدم رقاقة واحدة ذات تصميمات محكمة أو شبكات انقلابية حادة.

المواد المتقدمة وتكنولوجيات الموصلات الشبهية

وقد أدى التغلب على القيود التي يفرضها السيليكون وحده إلى اعتماد مواد شبه موصلية مركبة تتيح التنقل الإلكتروني العالي، وتحلل الطلاء، والسلوك الحراري.

Gallium Nitride (GaN) for Power Amplifiers

(ب) إذا كان الرادارات المتحركة (GN-on-Si) قد برزت كقاعدة اختيارية لأجهزة رادار عالية الطاقة بسبب انهيارها المرتفع (أكثر من 3 ميغاواط/كوم)، وسرعة التشبع بالكهرباء العالية، وسرعة السير الحراري الممتازة، ويمكن للمضخمين أن يقدموا 5-10 مرات زيادة كثافة الطاقة في كل منطقة من مناطق الوحدة مقارنة بحجم الغازات أو بنظرائها.

Silicon Germanium (SiGe) BiCMOS for Low-Noise Front Ends

For receiver LNAs and driver amplifiers, SiGe BiCMOS processes provide an opt balance between noise performance, gain, and integration cost. SiGe HBTs achieve noise figures below 2 dB at 77 GHz while offering the ability to co-integrate digital control, calibration, and biasing circuits on the sameرق. The heterojunction design reduces base resistance and improve transit frequency (fT)

Gallium Arsenide (GaAs) pHEMT for Medium Power

ورغم ارتفاع منظومات الغاز المحتوية على الغازات والسيغي، لا تزال مركبات التخصيب المشبع بالفلوروكربون ذات شعبية بالنسبة لمراحل مضخة متوسطة القوى (100-500 ميغاواط) في نطاق التردد 24 جيهرتز، كما أن قاعدة تصنيعها الناضجة، ودرجة التكتل، ومتوسط التكلفة يجعلها مناسبة للنموذجينات الرادارية القصيرة المدى حيث لا تكون كثافة الطاقة القصوى متاحة.

تقنيات تصميم الدوائر الابتكارية

وإلى جانب اختيار المواد، فإن التلويثات الجديدة للدوائر وأساليب التقاطها ضرورية لإلغاء أقصى أداء من أي عملية شبه موصل.

التعقب والتعقب الإيجابي

تحسين الكفاءة عبر مستويات مختلفة من الطاقة - في الرادارات التابعة للشبكة حيث تُهزّ أو تُعدّل الطاقة الكهربائية لمختلف أساليب الكشف - أجهزة التحيُّز المميتة التي تظهر دينامية في نقطة الفرز الخاصة بالكمبلورة، ويُعدّل التتبع المُخدّر رقائق العرض في متزامنة مع المظاريف، مما يتيح للسلطة الفلسطينية العمل في المتوسط الأدنى من حيث الارتفاع في الناتج الأقصى لأجهزة التجميل.

شبكات القمع الهارمونية واللوبية

وتولد السلطة الفلسطينية غير الخطية قوة متناسقة هامة من الدرجة الثانية والثالثة، يمكن أن تقع في نطاقات رادارية متاخمة أو في مسارات استقبال، ويمكن أن تستخدم أجهزة التصفيف الصوتي، والفخاخ المتناسقة، ومصاميم الحمولة الدامية لإنهاء الوئام دون أداء أساسي مهين، مثلاً، يمكن أن تقلل عملية الارتفاع المفاجئ من الارتداد الفاسد في دائرة الوئام الثانية في الوقت الذي تعرض فيه للانسجامس.

جهاز تحويل نشط موزع

وعندما لا يمكن لأي جهاز واحد أن يوصل طاقة الإنتاج المطلوبة (مثلاً 1 دبليو في 77 جيهرتز)، تجمع خلايا متعددة من هذه المادة، وتستخدم الطبقات الموزعة المحولات العاملة في مجال جراح المكوكات لتلخيص نواتج عدة مضخمات للوحدة مع توفير تحويلات وعزلة، وقد أظهرت هياكل البيانات الرقمية وجود قدرات إنتاجية تتجاوز 2 W في 77 GHz مع 20 في المائة من الرادارات في سيغي بي سي إم سي.

شبكات المحايدة والاستقرار

وفي ترددات الموجات المليمترية، يؤدي وجود غطاء للبوابة (Cgd) من نظام التعليم والتدريب المهني إلى إيجاد مسار للتغذية يمكن أن يتسبب في عدم الاستقرار أو النسيج غير المرغوب فيه، كما أن تقنيات التحييد عبر الحدود التي توضع فيها مكثف صغير بين بوابة وتصريف العزلة ذات الأثر المتباين في الطول.

الحلول المتكاملة للتبريد

وتمتد الإدارة الحرارية إلى ما يتجاوز نصف الموصل إلى الحلول على مستوى الطرود، وتستخدم وحدات الرادار المتقدمة قنوات متنقلة من الفلوريد، ومصابات الركاز النحاس للمقاومة الحرارية المنخفضة، وتقلل من السائل الملوث ذاتيا الحرارية، وعادة ما تقلل المسافات الفرعية (إلى 50 ميكروغرام) من المسار الحراري الرأسي من القناة إلى التسخين.

دمج النظم وتعبئة أشعة متعددة

ويقلل الاتجاه نحو الرادار المدمج تماماً من حجمه، ولكنه يتطلب تقسيماً وعزلة دقيقتين.

Monolithic vs. Multi-Chip Approaches

(ج) الحلول ذات الشق الواحد باستخدام نظام سيغي بي سيسو، وهي تشمل نظام LNA، ومزج، وVCO، وPL، ومضخم للكهرباء، ورقمية للشبكة الأساسية على مأزق واحد، وتزيد من خطر الانقلاب الرقمي في الطرف الأمامي الحساس، وتفصل نماذج الوصل المتعددة الأقراص بين السلطة الفلسطينية (GaN) وLNA (SiGe) في عملية مختلفة للربط بالوسبة.

دور الكريات في العبوات

وهناك العديد من الوحدات الرادارية للمجموعة GHz التي تضع الآن صفيفة الهوائيات على الرزمة الفرعية مباشرة، مما يلغي التحولات التي تتم على الموجات الموجية أو على نطاق ضيق والتي ستؤدي إلى حدوث خسائر وتشتت، ويجب أن يؤدي ناتج السلطة الفلسطينية إلى تحويل المائيات إلى 50 عنصراً غير متوازن، مما يؤدي إلى تطابق النواتج بدقة مع الارتداد المتسق.

Electromagnetic Interference (EMI) Shielding

أما داخل المركبة، فتقع وحدات الرادار بالقرب من محركات السيارات ذات السرعة العالية، ومواضع التثبيت، ومرسلات لاسلكية، ويجب أن تُحمى أجهزة التصطيم التابعة لمحطة التزود بالأجهزة اللاسلكية من التدخل الخارجي، مع منع انبعاثاتها من التسرب، كما أن أجهزة التغليف المزودة بالغازات المعدنية ذات أجهزة الاستنشاق المزودة باللوحات المتكاملة للأجهزة الكهربائية المزودة بالبطاقة.

الاتجاهات الناشئة والاتجاهات المستقبلية

ونظراً لأن القيادة المستقلة تتطلب قدراً أكبر من التسوية والموثوقية، فإن تكنولوجيا المضخمات في إطار الترددات الإقليمية ما زالت تتطور.

النطاق الواسع لـ 79 جيهرتز

The 79-81 GHz band allocated for high-resolution short-range Radio requires amplifiers with bandwidths exceeding 2 GHz. Recent GaN HEMT processes with gate lengths below 100 nm demonstrate fmax values above 300 GHz, enabling single-stage PAs with 10 dB gain and 1 W outputz across cadud.

ديوان الدرك التلقائي

وفي حين أن إدارة الشؤون السياسية شائعة في محطات قاعدية الخلايا، فإن اعتمادها في الرادار الآلي يتسارع، ويتيح التصحيح الرقمي لعدم خطية السلطة الفلسطينية للمضخم أن يعمل على نحو أوثق لضغط الكفاءة الأعلى مع الحفاظ على النقاء الطيفي، كما أن جداول المراقبة أو نماذج البوليلومات المتعددة تصحح موجة النقل في الوقت الحقيقي، وتستغل دورة العمل القصيرة لمصابيح FMCW.

إدماج التعلم في مجال الآلات في كشف الفشل

وتقيس أجهزة الرصد الصحي المدمجة درجة حرارة السلطة الفلسطينية، وحجم العرض، وطاقة الإنتاج، ويمكن لمصنفي التعلم الماكين الذين يشتغلون بالمجهز الرقمي بالرادار أن يكتشفوا علامات مبكرة على تدهور المضاعفات مثل زيادة التسرب الحالي أو الحصول على إنذارات بالارتداد أو التحلل المسبب لنظام سلامة المركبات، وهذه القدرة على الصيانة التنبؤية تزيد من موثوقية الرادار طوال عمر المركبة.

خاتمة

إن تصميم أجهزة الاستنشاق من أجل الرادار المثقوب هو تحد هندسي متعدد التخصصات يتناول الفيزياء شبه الموصلية، والتصميم الحراري، والتوافق الكهرومغناطيسي، وتكامل النظام، والمطالب الصارمة بمناولة الطاقة، والاتزان، والضوضاء، والثبات، والقوى البيئية، التي تدفع المواد المتقدمة مثل صواريخ غاين وسيغا، تعتمد تقنيات متطورة من قبيل التحيز التكييفي