Table of Contents

تطور القدرة على التواصل الآلي: لماذا تُعنى تكنولوجيا "أنتينا" الآن أكثر من أي وقت مضى

إن صناعة السيارات تمر بتحول عميق حيث تتطور المركبات من أجهزة النقل القائمة على أساس الوحدوي إلى منابر متصلة تماما، ومحركة البيانات، وفي قلب هذا التحول، تكمن التكنولوجيا الحيوية - وهي الهياكل الأساسية غير المنظورة التي تمكن المركبات من الاتصال بالعالم حولها، وفي حين أن قدرا كبيرا من الاهتمام قد أولي إلى أجهزة الاستشعار والكاميرات والاستخبارات الاصطناعية، فإن الهوائيين هم المزودون بأجهزة الاستكمال ذات المستوى الذكي)٢(.

وتبرز التوقعات السوقية الحاجة الملحة إلى ذلك، ووفقا لمحللي الصناعة، يتوقع أن يتجاوز حجم السوق العالمية للهوائيات الآلية () 10 بلايين دولار بحلول عام 2030 ، وهو ما يُعزى إلى حد كبير إلى انتشار خدمات السيارات ذات الصلة ونشر شبكات الترددات 5 GG.

دور الهوائي الموسع في المركبات الحديثة

وقد تحتوي المركبات ذات الصلة اليوم على أي مكان من ]10 إلى 20 هوائيا ][، كل منها مخصص لوظيفة محددة أو لفرقة تردد، وهذا الانتشار يعكس التعقيد المتزايد لمتطلبات الاتصال في المركبات، وفهم الأدوار المتميزة التي تقوم بها هذه الهوائيات أمر أساسي لتقدير التحديات الهندسية التي ينطوي عليها الأمر.

نظم الملاحة وتحديد المواقع

(ب) النظم العالمية لسواتل الملاحة - بما في ذلك النظام العالمي لتحديد المواقع، ونظام غلوناس، وغاليلو، وبيدادو - توفر بيانات تحديد المواقع الأساسية التي تعتمد عليها المركبات المستقلة للتمركز، ويجب على الأطنان التي تخدم هذه النظم أن تحافظ على استقبال مستقر حتى في بيئات صعبة مثل العصي الحضرية والأنفاق وأجهزة التحكم الكثيفة.

الخلية: من 4G إلى 5G وما بعدها

وتشكل الهوائيات الخلوية العمود الفقري للسيارات المتجهة إلى الشبكة (V2N) وتعتمد السيارات ذات الصلة المبكرة على 3G و4G LTE في مجال المعلومات الأساسية عن بُعدات التل والتلوث، ويمكن للمركبات الآن الوصول إلى ]] إلى مجموعة من أنواع الترددات العالية (دون ترددات سحابية) ومعدلات بيانات الذروة تتجاوز 10 تطبيقات.

V2X Communication: The Glue of Cooperative Driving

(د) تشمل الاتصالات بين المركبات والمركبات (V2X) و(V2V) و(V-T-F-I) و(V-L-F-L) ذات القدرة على إحداث حد أدنى من الوصلات بين المركبات والمركبات (V2P) (وإناثات الأشعة دون الحمراء) (المقياسانكليزي) (المقياسانكتانوتانوتان)

In-Cabin and Personal Area Connectivity

وفيما عدا الاتصالات الخارجية، تعمل المركبات الحديثة كبؤر ساخنة متنقلة ومراكز اتصال شخصية.

تحديات التصميم في مجال تكامل الهوائيات

إن إدماج الهوائيات المتعددة في جسم مركبة حديث لا يزال بعيدا عن ثلاث مرات، ويجب على المهندسين أن يبحروا على شبكة من القيود المتنافسة التي تشمل التخديرات، والأوبئة، والتوافق الكهرومغناطيسي، والإدارة الحرارية، والتكلفة.

أسماك القرش - الفاين وحيوانات المدمجة

ويُعدّ السكن المعروف بزئبق القرش الموجود على العديد من المركبات الحديثة عادةً هوائيات للنظم العالمية لسواتل الملاحة والجهاز الخلوي والراديو الساتلية، وفي حين أن هذا النهج ملائم للتصنيع، فإنه يفرض قيوداً مكانية شديدة - ويجب أن تعمل هوائيات متعددة في حجم لا يتجاوز بضع مئات من سمات المكعبة.() ويمكن أن يؤدي التقلبات بين العناصر إلى تدهور الأداء، مما يتطلب تقنيات متطورة في التحلل، مثل خطوط التحايل.

التداخل والتعايش بين الكهرومغناطيسي

فالتوافق الكهرومغناطيسي على نطاق السيارات يمثل تحدياً كبيراً، إذ يجب على مصممي أجهزة الاستنشاق ذات القدرة العالية في المركبات الكهربائية، والمحولات السريعة التي تعمل في إطار عملية التصنيع من قبل البلدان النامية، والحركات المحركة أن تولد ضوضاء واسعة النطاق يمكن أن تخفف من حدة الوصلات الحساسة للمستقبل، ويجب على مصممي الأنتينا أن يعملوا بشكل وثيق مع مهندسي أجهزة توليد الطاقة الكهربائية لضمان عدم تعرض الانبعاثات من النظم القائمة للاختبارات المضغوطة أو التلقي على الترددات ذات الترددات الحرارية.

الموثوقية الحرارية والميكانيكية

(ب) أن تكون الهوائيات الآلية قادرة على البقاء على قيد الحياة في ظروف بيئية متطرفة: درجات الحرارة تتراوح بين 40 درجة مئوية و85 درجة مئوية (أو أعلى نظم للعادم وتجمعات الفرامل)، والهزاز المستمر، والرذاذ الملحي، والتأثير الخطير.() أما بالنسبة للخصائص المدمجة في أسطح أو زجاج، فإن التوسيع الحراري بين ثاني أكسيد الكربون وجسد المركبات يمكن أن يتسبب في تفكك أو تفكك عبر الزمن.

وقد تسارعت وتيرة الابتكار في الهوائيات الآلية بشكل كبير، بسبب تقارب 5 جي، واستقلالية، وكهربة، وهناك عدة اتجاهات تكنولوجية تحولية بشكل خاص.

المكوّنات المكوّنة من الأنتينا المتعددة البنينات والواسعة النطاق

وتستلزم الحاجة إلى دعم عدد متزايد من النطاقات الترددية في إطار بصمة بدنية محدودة، مما أدى إلى حدوث تقدم في تصميم الهوائي متعدد النطاقات، كما استخدمت النهج التقليدية عناصر معتدلة منفصلة لكل قطاع، ولكن التصميمات الحديثة تستخدم هياكل مرنة قابلة للتداول، والتحميل الطفيلي، والتحدي الجغرافي الكسور /13]

حيوانات سمارت و بيمباوي

وتستخدم نظم الهوائيات الدخانية عناصر متعددة مشعة وتجهيز إشارات رقمية إلى أنماط إشعاعية ثابتة، وتحسين نسبة الإشارة إلى الأرقام، والحد من التدخل، وفي التطبيقات الآلية، فإن ] الأشعة المميتة تنطوي على أهمية خاصة بالنسبة لوصلات الـ 5G mmWave وV2X، حيث يمكن أن تؤدي أجهزة نقل الأعلام إلى توسيع نطاقها والتخفيف من العقبات التي تعترض التكيف مع النظام.

مقسمة على شبكة آري آنتينا للوصلات العالية المولدات

(أ) أن تكون هذه النظم (الصفائف ذات القدرة العالية) (الدرجة) (الدرجة العالية) (الدرجة) (الدرجة الثانية) (الصفوف العالية القدرة على إحداث الاحتراق) (الدرجة الثانية)

الأنائيات الشفافة والمرنة

وتطالب أجهزة التحلل بالمركبات بأن تظل مرئية أو متطفلة إلى حد أدنى، وتُرسب الهوائيات الشفافة من مواد مثل أو من خلال أجهزة التصنيع ذات الصبغة الفوقية، أو من خلال عمليات الترميز ذات التعددية المغناطيسية، أو من خلال الترميزات الزجاجية، أو من خلال عمليات التلقيم المرئية ذات الوجهة المنخفضة، أو منافذ

دور المواد المتقدمة في الهوائيات القادمة

المادة (العلم) تؤدي دوراً محورياً في دفع حدود الأداء الهوائي، وتُحدِّد مقاييس الديّة المنخفضة مثل () أو مكونات الصنع ذات الصبغة الصنعية (R3003) و

وثمة سبيل واعد آخر يتمثل في استخدام Metaterials and metasurfaces] لمراقبة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية بطرق غير ممكنة مع المواد الطبيعية، وقد أدى حساسية الميثاناتيريا إلى الحد من الحجم أو تعزيز النطاق الترددي أو تشكيل نمط الانقلاب من خلال هياكل مصممة تحت سطحية للتثبيت.

اختبار وتقييم وشهادة الهوائيات ذات السمات الذاتية

ونظراً لطبيعة الاتصالات المرتبطة بالمركبات، فإن نظم الهوائيات يجب أن تخضع لفحص دقيق قبل نشرها، وقد وضعت المنظمات منهجيات اختبار موحدة ومقاييس أداء، بما في ذلك معايير ] [مهندسين آليين] ، و[FT:]

اختبارات فوق الأير

اختبارات التحلل في الغرف الهوائية هي معيار الذهب لوصف أنماط الإشعاع الهوائي، والكسب، والكفاءة، والاستقطاب، وبالنسبة للتطبيقات الآلية، يجب أن تكون الغرفة كبيرة بما يكفي لاستيعاب مركبة كاملة - تتطلب في كثير من الأحيان غرفاً ذات أبعاد تتجاوز 10 مترات.

التصديق والامتثال التنظيمي

(ب) ينبغي أن تمتثل الهوائيات الآلية لمصفوفة من الأنظمة الوطنية والدولية التي تحكم استخدام الطيف والحدود للانبعاثات والسلامة، وفي الولايات المتحدة، تحدد [مخططات FLT:0] [مخططات الاختبارات] [المتعلقة بالمنتجات:]

الآثار الأمنية السيبرانية لنظم أنتينا

(31) مع زيادة ارتباط المركبات، تصبح الهوائيات نقاط دخول محتملة للهجمات الإلكترونية. [تحدد الجهات الفاعلة في مالي إشارات النظم العالمية لسواتل الملاحة إلى تعطيل الملاحة، أو محطات قاعدية لاعتراض البيانات، أو تحقن رسائل مزورة من طراز V2X لإحداث ارتباك أو اصطدامات في إطار نموذج أمني معتمد(21).

الآثار المترتبة على التعليم، وتنمية القوى العاملة، والتعاون في مجال الصناعة

وتعقيد نظم الهوائي الحديثة يتطلب قوة عاملة متعددة التخصصات تضم خبرات متعددة تشمل الكهرومغناطيسيات، وتجهيز الإشارات، وعلم المواد، والهندسة الميكانيكية، وأمن الفضاء الإلكتروني، وكثيرا ما توفر المناهج الهندسية الكهربائية التقليدية تغطية محدودة لتصميم الهوائي - بل أقل من ذلك بشأن التحديات الخاصة بالسيارات.

وبالنسبة لأصحاب المصلحة في الصناعة، فإن الاستثمار في نظام الربط بالمركبات في شكل من أشكاله غير اختياري، إذ أن شركات النقل البري (Ter-one suppliers such as Continental, Harman, and TE Connectivity قد أنشأت مختبرات ابتكارية مخصصة، بينما تقوم منظمات غير حكومية مثل ] BMW, Mercedes-Benz, and Tesla[Fart:

:: إن التعاون بين القطاعين العام والخاص في مجال التنقيب في السياسات والمعايير أمران بالغا الأهمية أيضاً، كما أن تخصيص طيف للاستخدام في السيارات - بما في ذلك نطاق العمل البالغ 5.9 غيغاهيرتز لـ DSRC/C-V2X و 24 غيغاهيرتز و 60 جيهارتز للرادار - يتطلب إجراءات دولية منسقة.

الاستنتاج: هوائيات كمُنتَج للمستقبل المستقل

إن تكنولوجيا الزعنفة قد انتقلت من عنصر هام من عناصر الأجهزة الالكترونية الآلية إلى عامل تمكيني أساسي من الرؤية الدافعة المترابطة والمستقلة، فالتحديات هائلة - الظروف البيئية القاسية، والمتطلبات التنظيمية الصارمة، وتصعيد الطلب على النطاق الترددي، والحاجة إلى التكامل غير المنظور، ومع ذلك فإن التقدم المحرز في الهياكل المتعددة النطاقات، والتشكيل، والصفائف المرحلية، والمواد المتقدمة، يدل على أن الصناعة تتقدم في تلبية هذه المتطلبات.

For further reading, explore the ]SAE J3161 standard on V2X security, the [FLT Transactions on Vehicular Technology