فهم الدور الحاسم للمضخمات في إطار النتائج الاستراتيجية في 6 شبكات

إن صناعة الاتصالات اللاسلكية تقف على حافة القفزة التحويلية حيث يقوم الباحثون والمهندسون بوضع الأساس للجيل السادس من الشبكات، وفي حين أن خمسة آلاف يواصل تنفيذ برنامجه العالمي، فإن رؤية معدلات البيانات التي تتجاوز 100 غيغافور في الثانية، وهي دون الثانية، والقدرة على ربط بلايين الأجهزة في شبكة ذكية وثابتة حقا.

وجهاز كمبلد الترددات الفوقية هو جهاز إلكتروني يهدف إلى زيادة قوة الإشارة الترددية اللاسلكية، وتتمثل وظيفته الرئيسية في أخذ إشارة ضعيفة من جهاز إرسال أو جهاز استقبال، وزيادة مستوى كاف للبث على مسافات طويلة أو للتجهيز داخل دائرة استقبال، وفي سياق جهاز الاستلام، يجب أن يعمل المضخمون الترددي في ظروف أكثر صعوبة من أي جيل سابق.

ولا يمثل التطور من 5G إلى 6G مجرد تقدم خطي؛ بل يمثل تحولاً في النموذج في كيفية توليد الإشارات اللاسلكية وتجهيزها ونقلها. وتعمل شبكات من طراز 5G حالياً في نطاقات متكررة تصل إلى 52 غيغاهيرتز، مع بعض عمليات الفرز المميتة (العملية) التي تُدفع نحو 70 جيرتز.

How RF Amplifiers Enable 6G Performance Milestones

وتفرض أهداف الأداء الطموحة لشبكات " 6G " مطالب غير مسبوقة على أجهزة الدمج في إطار نموذج الإبلاغ الموحد، وتوضح كل معدلات رئيسية للبيانات على أعلى مستوى، ومعدلات أعلى من حيث القيمة، ودرجة كبيرة من حيث الربط، وخصائص مكبرة محددة تدفع حدود التكنولوجيا الحالية، ويوضح فهم هذه المتطلبات سبب كون المضخمات في إطار نموذج الإبلاغ المالي أساسية إلى حد كبير في خريطة الطريق الإنمائية الست.

معدلات البيانات العالية والتوسع

بالإضافة إلى أنّ معدلات البيانات 100 غلوب أو أكثر، ستحتاج 6 جي إلى استخدام نطاق واسع جداً، على الأرجح يتجاوز 10 جي هرتز لكل قناة، وتقضي نظريات شانون - هارتلي بأنّ القدرة على البث مُوزّعة بشكل مباشر على نطاق الترددات؛ وتسمح النطاقات الأوسع نطاقاً بزيادة معدلات البيانات.

Ultra-Low Latency and Fast Power Switching

"وعد من الدرجة الثانية من النهاية إلى النهاية" "وهذا ضروري لتطبيقات مثل القيادة المستقلة، الجراحة من بعد، والاتصالات الهوائية في الوقت الحقيقي" "وهذا الازدراء يمتد إلى نهاية العرض" "حيث يجب أن يكون المضخم قادراً على التبديل السريع بين دول القوة" "وأن يستقروا على ناتج ثابت في غضون ثواني"

القدرة على التواصل مع الأجهزة الكبيرة والارتباط العالي

"الرؤية الـ6 جي" التي تربط ملايين الأجهزة لكل كيلومتر مربع، والتي تتجاوز قدرة 5 جي" "هذا النوع الهائل من الاتصالات الآلية" "يخلق بيئة صعبة"

الابتكارات المادية التي تقود الجيل القادم

ومن أهم العقبات التي تعترض سبيل أجهزة الاستنشاق التابعة لأجهزة الترددات المتوسطة والسعة 6G إيجاد مواد شبه موصلة يمكن أن تعمل بكفاءة في ترددات الترهارتز الفرعية، وتلبي التكنولوجيات التقليدية القائمة على السيليكون، بما في ذلك موصلات ثاني أكسيد المعادن التكميلية ومتوسطات السمارة، وتقترب من حدودها المادية الأساسية من حيث ارتفاع تواتر الفرن، والقدرة على معالجة الطاقة البديلة.

كما أن مجموعة غالايوم نيتريد (GaN) على نطاق التردد السيليكوني (SiC)() قد ظهرت كمرشحة رائدة لمضخات عالية القوة، حيث تقدم الشبكة العالمية للنظم العالمية لأجهزة الاتصال بأجهزة الترددات (GaN) عدة مزايا رئيسية: إذ لديها مجال تعطل عالي، وتنقلات كهربائية ممتازة، وسلوك حراري جيد عند مصانع إنتاج سي.

(ب) المواد البديلة التي تصل إلى تطبيقات محددة. Indium Phosphide (InP) ]

وفيما عدا المواد الفردية، يقوم الباحثون بتطوير تقنيات جديدة للتكامل المتجانس تجمع بين أفضل خصائص المواد المتعددة على رقاقة واحدة، مثلاً، يمكن إدماج أجهزة الطاقة في شبكة التحكم في السيغي على مستعمل للسيليكون، مما يتيح زيادة الطاقة العالية مع الوظائف المعقدة للتحيز والمراقبة، وهذا النهج يبشر بالحد من الخسائر المترابطة، وتحسين الإدارة الحرارية، وتمكين تصميمات الوحدات النموذجية الضرورية لـ 6 زاي.

الابتكارات المعمارية في تصميمات مكبرات الترددات في 6 زاي

ولا تكفي أوجه التقدم المادي وحدها لتلبية احتياجات 6 زاي دون ابتكارات مقابلة في هيكل المضخمات، فالتصميمات التقليدية التي تُعد من فئة ألف أو مجموعة فرعية، والتي تخدم الأجيال السابقة، غير كافية لتجميع الترددات العالية، والعرض الواسع النطاق، والقوى العالية، والكفاءة العالية التي تتطلبها 6 زاي، وتبرز هياكل جديدة تُفضي إلى تحقيق أقصى قدر من هذه المتطلبات المتضاربة من خلال اتباع أفضل التكنولوجيات الذكية والتكامل على مستوى المنظومة.

أجهزة لتصنيف الطاقة الكهربائية المحسنة

ويشهد هيكل مضخم " دوهيرتي " ، الذي اخترع في الثلاثينات، نهضة في سياق " 6G " ، ويستخدم نموذجا رئيسيا مكثفا في نظام " حاسب " ، ويزيد من درجة كفاءة " الـ " ، ويمتد نطاق الترددات الرئيسية إلى أعلى من مستوى المقياس المرجعي، حيث يزيد حجم الطاقة.

تعقب المظاريف وتنقل الإمدادات

إن تعقب المظاريف هو تقنية تقوم على نحو دينامي بتعديل حجم الامدادات المضخمة من أجل متابعة مظروف الإشارة الترددية، وعندما تكون مظروف الإشارة منخفضة، فإن حجم العرض يخفض، ويقلل من درجة التحلل في الطاقة، وعندما يبلغ عن ارتفاع حجم المظاريف، يزداد العرض لتوفير ما يلزم من مضاعفات في الرأس بالنسبة للغطاءات الثابتة.

عمليات الإلغاء التدريجي والمزيد من المضخات المتوازنة

ويمكن أن تؤدي تقنية التعبئة المفاجئة، التي تسمى أيضاً " شيريكس " ، إلى تقسيم الإشارة إلى عنصرين ثابتين من عناصر النظافة مع اختلاف في المرحلة، حيث أن كل عنصر من العناصر التي تعمل على نطاق واسع من أجهزة الاستنشاق ذات كفاءة عالية، ويستخدم في تركيب أجهزة الترددات المتوسطة الواعدة، ويعاد تجهيز النواتج لإعادة تشكيل الإشارات الأصلية المجهزة بنسبة 80 في المائة.

التحديات المتعلقة بالإدارة الحرارية والاعتماد

ومن ثم فإن كثافة الطاقة القصوى وتواترات التشغيل العالية التي تبلغ 6G RF تمثل تحديات غير مسبوقة في مجال الإدارة الحرارية، ويمكن أن يؤدي جهاز تكبير الغازات العاملة بـ 140 جيهرتز إلى توليد كثافة في الطاقة تتجاوز 10 و/متر من خزائن البوابة، مع وجود تفكك شامل في أجهزة التغليف في خيام الشباك الواحدة.

(أ) إن نهج الإدارة الحرارية التقليدية، مثل ربط المضخات ببالوعة حرارة النحاس أو نشر الحرارة عن طريق ثنائي الفينيل متعدد الكلور، لا تكفي في كثير من الأحيان لأجهزة توليد الطاقة العاملة البالغ عددها 6 جي، ويجري تطوير تقنيات متقدمة لإزالة الحرارة بشكل أكثر فعالية. [و-0]

ومن الشواغل الحاسمة الأخرى بالنسبة لمضخمات مرفقات الترددات المتوسطة التي يبلغ عددها 6 زاي والمنتشرة في معدات البنية التحتية التي يتوقع أن تعمل باستمرار لسنوات، كما أن الجمع بين الحقول الكهربائية العالية والكثافة العالية الحالية وارتفاع درجات الحرارة يؤدي إلى تسريع آليات الفشل مثل الهجرة الكهرومغناطيسية، وتدهور الشاحنات الساخنة، والتحلل الديكالي، ويدرس الباحثون الفيزياء الأساسية لطرائق الفشل في نظام الغازات المتعددة، وغير ذلك من المواد المتقدمة التي يمكن التنبؤ بها.

التكامل والنظر في المسائل على مستوى المنظومة

ويتطلب النشر الناجح لشبكات الغازات المتوسطة الحجم أكثر من مجرد مضخات عالية الأداء، وهي تتطلب دمجها بلا هوادة في نظم مغايرة كاملة، ويجب على المهندسين المعماريين على مستوى المنظومة أن ينظروا في كيفية تفاعل المضخمات مع العناصر المجاورة، بما في ذلك الهوائيات والمرشحات والمزلاجات وسلاسل التجهيز الرقمي، ويتجه نحو وحدات تصنيع ذات مستويات عالية التكامل، مما يعجل بتشكيل وظائف متعددة في مجموعة من العناصر.

ومن أهم التحديات التي تواجه التكامل بالنسبة لـ 6 زاي، الوصل بين المضخم والهوائي، حيث أن وجود عناصر متماسكة في مجال التصاميم المتكاملة على مراحل، مما يؤدي إلى إحداث خلل في الشكل المتعدد العناصر، مما يؤدي إلى إحداث زيادة كبيرة في كفاءة النظام، كما أن تقنيات التصميم المكاني المتشدد، حيث يدمج الأنتينافوري مباشرة في مجموعة المواد الإشعاعية، هي حل واعد.

كما أن التداخل الرقمي بين المقاييس والتحويل من جانب واحد إلى جانب الرقم في السرعة دون الثالثة يمثلان عقبة أخرى يجب أن يعالجها مصممو النطاق الترددي، ومن المرجح أن تكون طرق الإشارة المشابهة في ستة سلاسل مرسلة ذات نطاق أوسع ومقسمة على نطاق فرعي، وأن تكون سلاسل الترميز الفردية مكرسة لدرجات محددة من نطاق الترددات الحالية.

تطبيقات واستخدامات الحالات التي تنطوي على متطلبات مكبرة لإطار الإبلاغ المالي

ولا تكون أهداف الأداء الخاصة بأجهزة التجميع التابعة لنموذج الإبلاغ الموحد الست تعسفية؛ فهي مستمدة من تطبيقات محددة وتستخدم الحالات التي يُقصد بها تمكين 6 شبكات من الشبكات، ويتيح فهم هذه التطبيقات سياقاً لمواصفات الموسّعة ويبرز أهمية استمرار الابتكار في هذا المجال.

(د) الاتصالات الهيدروغرافية والحقيقة الموسعة : إن تقديم صور هولوغرافية في الوقت الحقيقي وخبرات XR غير المتطورة يتطلب معدلات عالية جداً من البيانات - كثافة من Gbps لكل مستخدم - وبطاقة تقل عن 1 مترات - يجب على شركات الضخ أن تدعم مستويات واسعة من الاستهلاك من الترددات العالية وأجهزة القياس العالية الجودة العالية الحجم - 410.

(ب) النظم المستقلة والمخابرات التعاونية : المركبات الآلية، والطائرات الآلية، والنظم الآلية ستتوقف على 6 جي بالنسبة للبلاغات المنخفضة الدقة والموثوقة بدرجة عالية، وتحتاج هذه النظم إلى وصلات قوية لنموذج الإبلاغ يمكن أن تحافظ على الربط في البيئات الصعبة، بما في ذلك القنوات الحضرية، والأنفاق، والمناطق التي تتسم بدرجة عالية من التداخل.

Wireless Sensing and Imaging[FLT:] 6G networks are expected to integrate radio-likeens capabilities, enabling applications such as high-resolution imaging, precise positioning, and environmental monitoring. RF amplifiers are key components in both the transmit and receive chains of such Sen systems.

"الطاقة الخفية" "الطاقة الخفية" "و" "الطاقات الخفية" "الثابتة" "الإنترنت" "والتكارات" "تُوفّر" "مُستويات الـ "تيرا""

تحديات الاختبار والتدابير

(ب) تُعدّ شركات [تنقية وتثبيت] لنموذج الترددات المتوسطة من أجل 6 جيات تحديات اختبار تتجاوز الممارسات الحالية، وفي ترددات الموجات الفرعية، فإن العديد من الأدوات والتقنيات المستخدمة في قياسات الترددات المنخفضة تصبح غير كافية أو غير عملية.

اختبارات الإشارات المتحركة تحدي بشكل خاص لـ 6 جي مضخات بسبب اتساع نطاق الترددات ودرجة الخطأ المنخفضة

التوقعات المستقبلية والتوجيهات البحثية

(ب) تطوير أجهزة الاستنشاق الترددي (FT) في إطار من التطور الدينامي والسريع، مع العديد من المسائل البحثية المفتوحة والسبل الواعدة للابتكار، ومن المرجح أن تحدد خمسة اتجاهات رئيسية العقد المقبل من تطوير المضخمات، أو الأولى التصميمات الاصطناعية ذات السعة الطويلة الأجل بما يتجاوز تواتر الاختراق التقليدي وخط الاختراق الأمثل

ثالثاً، ] الإدماج غير المتجانس و3D عبوة سيصبح أكثر أهمية لأن 6 نظماً ذاتية تتطلب وحدات قياسية متعددة الوظائف، وتُستخدم تقنيات مثل عبوات على مستوى الويب، وعبر قنوات القياس (TSVs) وتسمح بدمج أجهزة قياس متعددة الترددات في مكوناتها الرقمية.

في الختام، فإن شركات الإنتاج الصناعي ليست مهمة فقط بالنسبة لـ 6 جي، بل هي عوامل تمكينية تحول دون رؤية معدلات البيانات ذات المستوى المتوسط لكل ثانية، والمستوى الثاني من الصبغة، والوصلات المتفشية، والتحديات هي: المواد الاصطناعية، والفيزياء الآلية، والتصميم الصناعي، والتطورات الصناعية، والاختبارات