Table of Contents

The Evolving Landscape of Wireless Communication

إن نظم الإذاعة المزودة بالبرمجيات قد غيرت بصورة أساسية الاتصالات اللاسلكية الحديثة عن طريق تحويل تجهيز الإشارات من المعدات إلى البرامجيات، مما يوفر مرونة غير مسبوقة، مما يتيح أداة واحدة لدعم البروتوكولات المتعددة، وخطوط التردد، والصور الموجية دون الحاجة إلى تغييرات مادية، ويكمن جوهر هذه المرونة في أن الترددات اللاسلكية القابلة لإعادة التشكيل، بخلاف أجهزة التموين التقليدية ذات الأداء الترددي التي تعمل على النحو الأمثل.

وتستكشف هذه المادة الأسس التقنية، والتقدم الحالي، والمسار المستقبلي للكمائنات المصنوعة من برمجيات قابلة للتعديل في إطار هياكل إذاعية محددة البرامجيات، وسندرس التكنولوجيات الأساسية والاتجاهات الناشئة والتحديات المستمرة والتطبيقات العالمية الحقيقية التي تجعل هذه المكونات حاسمة بالنسبة لمستقبل النظم اللاسلكية التكييفية.

أساسيات أجهزة التضخيم ذات الصلة بإطار الإبلاغ المالي القابلة للتداول

أما أجهزة الإرسال ذات الصلة بنموذج الإبلاغ الموحد فهي دوائر نشطة مصممة لتغيير خصائصها الكهربائية في إطار البرامجيات أو الرقابة الرقمية، وقد تكون البارامترات الأولية لهذه العمليات، ورقم الضوضاء، وطاقة الإنتاج، وتواتر التشغيل، والسمية، مصممة على نحو ديناميكي بحيث تضاهي الاحتياجات التشغيلية المتغيرة، ويمكن أن تتحقق هذه القدرة من خلال مزيج من الموزعين، ومصارف التقلبات الرقمية، وشبكات المطابقة المتناقية، وأجهزة التحايز.

مقاييس الأداء الرئيسية

Inproifiable RF amplifiers requires familiarity with several key metrics. Gain[Fifiable degradation:1] is the ratio of output to input power, typically expressed in decibels (dB). Bandwidth[FLcept:3] defines the range of frequen outputs over which the amplifier

مقارنة مع المبلِّغين التقليديين

وتُستخدم أجهزة الاستنشاق التقليدية لإطار الإبلاغ الموحد على النحو الأمثل لمجموعة ضيقة من الترددات ومجموعة محددة من أهداف الأداء، حيث يُمكن استخدام مضخم كهربائي مصمم لفرقة الإدارة المتكاملة التي تبلغ 2.4 غيغاهيرتز، على سبيل المثال، في 5 جيهرتز دون إعادة تصميم ذات شأن، وعلى النقيض من ذلك، يمكن أن يشمل هذا التحيز المُعاد تشكيله في نطاق الترددات المتعددة الأبعاد عن طريق التحول بين أفضل التكنولوجيات الداخلية.

دور حاسم في نظم الإذاعة المصممة على نطاق البرامج

ويفصل نظام الرد السريع بين واجهة الترددات الأمامية من تجهيز النطاقات الأساسية، مع وجود الكثير من توليد الموجات وهدمات البرامجيات، ولذلك يجب أن تكون مقدمة الترددات، بما في ذلك سلسلة المضخمات، ذات طابع مهيمن مثل البرمجيات التي تتحكم فيها، حيث يمكن المضخمات الحديثة ذات الصلة من تبادل البيانات ذات الصلة بين مختلف معايير الاتصال مثل LTE وWFi، والوصلات اللاسلكية، واللوتس.

الثأر والزب

ومن المزايا الرئيسية للمضخمات القابلة لإعادة تشكيلها في نظم نزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج القدرة على التبديل السريع بين نطاقات الترددات، حيث يمكن لمصممي النظم أن يغطيوا عدة مجموعات، ويمكن أن يقلل عدد المضخات والمرشحات الموازية، وأن يقلل من التكلفة، وحيز اللوحات، وعلى سبيل المثال، فإن توسيع نطاق الطاقة الكهربائية مع تواتر مطابقة للنواتج يمكن أن يعمل في 700 ميغاهيرتز بالنسبة إلى LTE.

كفاءة الطاقة والازدراء الإيجابي

(ب) إن استهلاك الطاقة يشكل شاغلاً بالغ الأهمية في أجهزة السحب الخاصة ذات الطاقة الكهربائية، ويمكن للمضخمين القابلين للثقة أن يضبطوا نقطة التحيز لديهم من أجل تحقيق أقصى قدر من الكفاءة لمختلف مستويات القدرة على الإنتاج والزيادات الموجية، ولزيادة نسبة الطاقة إلى المتوسط، مثل نظام إدارة العمليات، يمكن أن يكون المضخم متحيزاً للعمل في الفئة ألف من أجل التصريف.

Interference Mitigation and Nonlinearity Control

وفي بيئات الطيف المزدحمة، يمكن أن تؤدي القدرة على تعديل خط الكمبل على الشعلة إلى الحد بدرجة كبيرة من التدخل المتاخم في القنوات، ويمكن أن تشمل أجهزة التصعيد في إطار الترددات الترددية الترددية الترددية ذات الازدياد في معامل التحلل الرقمي الذي يجري تحديثه في الوقت الحقيقي، أو يمكن أن تتحول بين القاعد المتعددة المكبرة على مستويات مختلفة من التسلسل.

جيم - القدرة على التحكم في التكنولوجيات الرئيسية

وقد تقاربت عدة تكنولوجيات أساسية لجعل أجهزة الدمج القابلة لإعادة تشكيل نظم نزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج عملية، وتشمل هذه التكنولوجيات مواد شبه موصل متقدمة، ونظم ميكانيكية صغيرة، وعناصر سلبية غير قابلة للتعديل، وثوابت رقابة رقمية متطورة.

Gallium Nitride (GaN) and Wide —Bandgap Semiconductors

وقد برزت شركة غاليو نيتريد (GaN) بوصفها تكنولوجيا رائدة لمضخمات قابلة لإعادة تشكيلها، وذلك بسبب ارتفاع كثافة الطاقة فيها، واتساع نطاق الترددات، والكفاءة الممتازة، ويمكن لمترجمي الشبكة العالمية أن يعملوا في مجموعات أعلى ودرجات حرارة من الغازات التقليدية أو أجهزة الترميز ذات النطاق الترددي المحدود، مما يتيح تصميمات مدمجة تستوعب عددا من أنواع الطاقة العالية الإنتاجية عبر نطاقات متعددة.

العناصر التي لا يمكن تحصينها

وتُوفِّر مفاتيح التبديلات والأجهزة المشغلة ذات الترددات الدقيقة عناصر منخفضة، وعناصر تربوية عالية الخط، مثالية لمضخات الترددات المتوسطة القابلة لإعادة التشكيل، وتُظهر مفاتيح نظام إدارة المركبات المتوسطة الأجل فقداناً منخفضاً جداً للإضافة وعزلة عالية، مما يجعلها مناسبة للتبديل بين مختلف مصارف التخميد أو لأجهزة التبريد.

شبكات تصعيد العسر المتحكم بها رقميا

وكثيرا ما تعتمد أجهزة الاستنشاق القابلة للتداول على شبكات مطابقة للرقائق الخاضعة للمراقبة الرقمية التي تعدل الحمولة المقدمة للمترجم، ويمكن تنفيذ هذه الشبكات باعتبارها مصارف من أجهزة التكتل الثنائية الوزن والموصلات التي تتحول من أجهزة الاستنشاق أو مفاتيح التحويل من نوع PIN، ويمكن، عن طريق مراقبة حالة هذه المفاتيح، تحديد الارتدادات إلى واحد من قيم الاختلال المختلفة، مع مراعاة المقياس المختلط.

الاتجاهات والابتكارات في المستقبل

ويتسارع تطور المضخمات القابلة لإعادة تشكيلها، وذلك بسبب الطلبات على معدلات بيانات أعلى، واستخدام طيف أوسع، وتركيب شبكات أذكى.

إدماج الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

ومن أكثر الاتجاهات تحولاً إدماج التعلم من الأجهزة العاملة والآلات في إعادة تشكيل مكبرات، بدلاً من الاعتماد على جداول البحث الثابتة، فإن أجهزة التعبئة المستقبلية ستستخدم شبكات جديدة أو عوامل تعلم تعزيزات لتحديد أفضل الظروف في الوقت الحقيقي، ويمكن للنظام رصد خصائص الإشارة - مثل نوع التحويل، وجهاز إعادة تصميم المواد الانشطارية، ونموذج النطاق الترددي، والتدخل في القنوات المتاخمة -

تقلص الأجهزة النقالة والفولطية

وتتحول السلف في عبوات شبه موصلة، مثل التكامل بين الأجهزة العاملة على نطاق رقائق وعناصر التموين السلبي، إلى مضخمات قابلة لإعادة التشكيل إلى أحجام مناسبة للمستنقين الذكيين ومستشعرات الترميز، وتُعد وحدات متعددة الاختناق تجمع بين أجهزة تكييف الطاقة العاملة بالغاز النووي ومنطق التحكم في السائل السيليكوني، وهي تعمل بالفعل على إنتاجها.

تحسين خطية ودرجة الأداء في الطبقات المكتظة

أما المضخمات التي يمكن إعادة تشكيلها مستقبلاً، فستحتاج إلى العمل بمستوى عال جداً في البيئات التي تتعايش فيها إشارات كثيرة، وبالنسبة لخمسة جي و6 جي، يجب على المضخم أن يتعامل في الوقت نفسه مع شركات النقل السريع مع منتجات الاختزال التي تقع في نطاقات مجاورة، كما أن الابتكارات في تقنيات التكييف المغذي والارتدادي للارتداد ستدمج مباشرة في حلقة التصحيح التي يمكن إعادة تشكيلها " .

القدرات ذات النطاق العريض والمتعددة

وسيغطي الجيل القادم من المضخات الطائرة من طراز DC -tolight (أو على الأقل من 100 ميغاهيرتز إلى 18 غيغاهيرتز) في جهاز واحد، ويتطلب ذلك تركيبات جديدة مكبرة للكميات، إلى جانب شبكات مطابقة قابلة لإعادة التشكيل يمكن أن تعمل على نطاق واسع، كما أن وسائل النقل غير الموزعة للأجهزة اللاسلكية ذات الكسب غير القابل للتداول تتيح مساراً للأمام.

الدمج مع وسائل الاتصال اللاسلكية والنامية

وسيصبح هذا المضخم المتجدد لإطار الإبلاغ الموحد جزءا لا يتجزأ من نظم الإذاعة المعرفية التي تقوم بصورة مستقلة باكتشاف الطيف غير المستخدم وتكييف مع معايير نقله، ويجب أن يكون المضخ قادرا على تغيير تواتر تشغيله، وطاقته، وسلسلة النطاق، والتعديل على أساس التغليف المكثف، وعندما تدمج نظم إعادة التشكيل في المستقبل أجهزة تركيب الترددات ذات الترددات العالية التي ترصد باستمرار مسارات السعة المنخفضة.

التحديات المستمرة والاتجاهات البحثية

ورغم التقدم الملحوظ، لا تزال هناك عقبات عديدة قبل إعادة تشكيل أجهزة الدمج التابعة لنموذج الإبلاغ الموحد التي تحقق اعتماداً متبادلاً في نظم نزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج.

التعقيد والتحكم في الوقت الحقيقي

ومع تزايد عدد البارامترات القابلة للتعديل، يصبح خوارزمية التحكم أكثر تعقيداً، فتبحث من خلال جميع التشكيلات الممكنة لإيجاد أفضل مكان في الحيز المجهري يتطلب وجود تماثل فعال أو نماذج حاسوبية مسبقة، ويمكن أن يساعد التعلم في مجال الآلات، ولكن التدريب على جميع شروط التشغيل المحتملة يظل صعباً، وبالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون حلقة التحكم قوية إزاء التغيرات في درجات الحرارة، والشيخوخة، وتكيفات التصنيعية الضرورية.

دول الاتحاد

ويجب أن يظل المضخم المعاد تشكيله مستقرا (بدون تذبذب) في جميع الولايات الممكنة لعناصره في مجال التعليم، وهذا أمر صعب بوجه خاص عندما تتفاوت المخالفة التي تعرض على المرسل تباينا واسعا، ويمكن أن تنشأ أوجه عدم الاستقرار بسبب الصمود الطفيلي في شبكة التعليم، أو التعليقات غير المقصودة، أو التحيزات المنخفضة التردد التي تنجم عن اختلالات في التكوين، والتي كثيرا ما تُستخدم في عملية مسح مقاوم للخسع.

استهلاك الطاقة من التوانغ والسيطرة

ويمكن للملجئين الذين يقومون بإعادة تشكيل أجهزة الاستنشاق، أو مفاتيح التبديل، أو نظام إدارة الطاقة، أو الموزعين - الطاقة، وفي أجهزة توليد الطاقة عالية القدرة، لا تُذكر، فإن القدرة على التحكم، مثل القدرة على الإنتاج، ولكن بالنسبة لأجهزة التوليد ذات الطاقة المنخفضة، يمكن أن تكون كبيرة، كما أن آليات التحكم ذات الطاقة المنخفضة، مثل أجهزة التخصيب المتطورة أو أجهزة الإلكترولية.

التداول بالخطوط مع العناصر التي يمكن توحيدها

وتنتج مكونات غير قابلة للتوحيد في جوهرها حالات عدم التقادم، إذ تؤدي مصانع الشبهات إلى تشوهات كبيرة في الموصلات، لا سيما في التقلبات الكبيرة في الترددات، حيث توفر الموزعات التابعة للدائرة المذكورة درجة تتابع أفضل ولكنها محدودة، وهي أكثر تكلفة، ولكي يلبي المضخم متطلبات التسلسل الصارم (مثل نسبة تسرب القنوات المتاخمة إلى أقل من 45 درجة مئوية من الخصم) يجب تصميم الشبكة الرقمية

Environmental Durability and Reliability

ويجب أن تكون أجهزة الإرسال الجاهزة للترددات الفوقية أو العسكرية مجهزة بدرجات الحرارة القصوى، والرطوبة، والهتز، والإشعاع، ويمكن أن تعاني مفاتيح الوصل، على وجه الخصوص، من التكتم أو التعبئة الغذائية بمرور الوقت، وأن تكون أجهزة الأشعة المغنطة قوية إلى درجة الحرارة ولكنها يمكن أن تكون حساسة للتسرب العالي، وأن التصميم على الموثوقية يتطلب تغليفا دقيقا، وتضيرا، وتجديدا.

التطبيقات العالمية الحقيقية ودراسات الحالات الإفرادية

وقد انتقلت بالفعل أجهزة التجميع التي يمكن إعادة تشكيلها من مختبرات البحوث إلى نظم عملية، وتوضح الأمثلة التالية تأثيرها على مختلف المجالات.

شبكات الاتصالات العسكرية وبحوث معالم الحمل

ويجب أن تعمل أجهزة اللاسلكي العسكرية الحديثة عبر عدة مجموعات من الترددات )ترددات عالية جدا، ترددات عالية جدا، وتردد عال جدا، و L، و S، و C( للصوت والبيانات، ووصلات السواتل، ويحد برنامج النظام التكتيكي للإذاعة من أجهزة لاسلكية قابلة لإعادة تشكيل يمكن أن تتكيف مع مختلف الموجات، كما أن أجهزة التعبئة ذاتية الشبه هي جهاز تمكيني رئيسي يسمح بجهاز لاسلكي واحد مصمم بحيث يغطي ١-٢-٢/١-٢/١-٢/م

الهياكل الأساسية الخلوية: 5 زاي وما بعدها

وفي خمس محطات قاعدية، يتطلب الاتجاه نحو تشكيلات ضخمة من أجهزة MIMO وواسعة النطاق من صفائف الهوائيات النشطة وجود مجموعات كبيرة من المحركات ذات الوصلات الأمامية القابلة لإعادة التشكيل، ويحتاج كل عنصر من عناصر الهوائيات إلى سلسلة من أجهزة التزود بالطاقة الذاتية، كما أن القدرة على إعادة تشكيل كل سلسلة من مجموعات الترددات المختلفة (مثلاً، العدد 77، ورقم 78، ورقم 79) دون معدات منفصلة هي عوامل قيمة.

IoT and Smart Grid Connectivity

وكثيرا ما تحتاج أجهزة الإنترنت إلى الاتصال باستخدام معايير متعددة (مثلا، لورا، نبي - إيوت، وي - في، بلوتووث) لضمان الموثوقية، كما أن هناك مضخما قابلا للتعديل في بوابة إيوت يسمح بالتبديل غير المسموم بين هذه البروتوكولات، وفي تطبيقات الشبكة الذكية، يمكن للمجسات اللاسلكية التي تنقل أكثر من 900 ميغاهيرتز، و2-4 غيزومر، و5 هز.

شبكات السلامة العامة والمستجيبين الأولين

وكثيرا ما يتعين على المستجيبين الأولين الاتصال عبر مختلف النطاقات (700 ميغاهيرتز، و 800 ميغاهيرتز، و 4.9 غيغاهيرتز) حسب موقعهم ونوع الحادث، كما أن أجهزة التعبئة ذات النطاق الترددي القابل للتداول في أجهزة اللاسلكي المحمولة أو المركبة تبسط المخزون الإذاعي وتخفض الحاجة إلى أنواع متعددة من الأجهزة.

خاتمة

وقد تطورت المضخمات القابلة للتداول في إطار نموذج الإبلاغ الموحد من فضول بحثي إلى ضرورة عملية للنظم الإذاعية الحديثة المحددة من حيث البرمجيات، ومن خلال التمكين من التكيف الدينامي للمكاسب، وسلسلة النطاق، والتسلسل، والارتباط، والعجز، فإنها توفر القدرة اللازمة للاتصال اللاسلكي التكييفي عبر مجموعة متنامية من البروتوكولات وسلاسل الترددات، وتتسارع التطورات في تكنولوجيا الشبكة، ونظام الرصد المتعدد المؤشرات، والتحكم الرقمي، والتفكير في الأداء القائم على أساس المعلومات.

ومع انتقال العالم إلى 6 زاي، فإن الـ (إيوت) الضخم، والتقاسم المتزايد للطيف المعرفي، فإن المضخات التي يمكن إعادة تشكيلها من هذا النوع ستزداد أهمية، وقدرتها على العمل كجسر تكيفي بين البرمجيات والبيئة الكهرومغناطيسية ستشكل موثوقية الشبكات اللاسلكية المقبلة وكفاءتها وقابليتها للتنوع، أما المضخمات التي ننشرها اليوم فهي فقط الوسائل التي لا تنموية الذاتية، فستتعلمها.