Eurasia Review

كشف علماء برمنجهام عن هوائي توجيه شعاع جديد يزيد من كفاءة نقل البيانات لما بعد الجيل الخامس، حيث يفتح نطاقًا من الترددات للاتصالات المتنقلة التي يتعذر الوصول إليها من خلال التقنيات المستخدمة حاليًا. فالنتائج التجريبية، التي تم تقديمها لأول مرة في الاجتماع الثالث للاتحاد الدولي لعلوم الراديو في المحيط الأطلسي/ آسيا والمحيط الهادئ، تظهر أن الجهاز يمكنه توفير توجيه شعاع مستمر “بزاوية عريضة”، مما يسمح له بتتبع مستخدم الهاتف المحمول المتحرك بنفس الطريقة التي يتحول بها طبق الأقمار الصناعية لتتبع جسم متحرك، لكن بسرعات محسّنة بشكل ملحوظ.

أظهرت هذه التقنية، التي ابتكرها باحثون من كلية الهندسة بجامعة برمنجهام، تحسينات هائلة في كفاءة نقل البيانات في ترددات تتراوح عبر طيف الموجات المليمترية، وتحديدًا تلك المحددة للجيل الخامس، والجيل السادس، حيث لا يمكن تحقيق الكفاءة العالية حاليًا إلا باستخدام حلول الهوائي البطيئة والموجهة ميكانيكيًا. بالنسبة إلى تطبيقات الجيل الخامس، أظهرت النماذج الأولية لهوائي توجيه الحزمة عند 26 جيجاهرتز كفاءة غير مسبوقة في نقل البيانات. ويتوافق الجهاز الخامس بها تمامًا مع مواصفات الجيل الخامس الحالية التي تستخدمها شبكات اتصالات الهاتف المحمول حاليًا. وعلاوة على ذلك، لا تتطلب التكنولوجيا الجديدة شبكات التغذية المعقدة وغير الفعالة المطلوبة لأنظمة الهوائيات المنتشرة بشكل شائع، وبدلاً من ذلك تستخدم نظامًا منخفض التعقيد يحسن الأداء ويسهل تصنيعه.

لقد قام الدكتور “جيمس تشيروم” والدكتور محمد رباني والبروفيسور “ألكساندروس فيريسيديس”، رئيس مختبر هندسة المواد، بتطوير حزمة توجيه هوائي كحلٍ للهوائي الثابت والمحطة القاعدية، حيث تُظهر التكنولوجيا الحالية كفاءة منخفضة عند الترددات الأعلى، مما يحد من إمكانية استخدام هذه الترددات للإرسال لمسافات طويلة.

أمَّا يخص حجم الآي فون iPhone ، فإن التقنية تستخدم مادة خارقة مصنوعة من لوح معدني مع مجموعة من الثقوب المتباعدة بانتظام يبلغ قطرها ميكرومترًا. ويتحكم المشغل في ارتفاع التجويف داخل المادة الفوقية، وحركات التوصيل الميكرومترية، وبناء على ذلك يمكن للجهاز الهوائي التحكم في انحراف فريق موجة الراديو، حيث تركز الحزمة بشكلٍ فعال على إشارة توجيهية جدًا، ثم يقوم بإعادة توجيه هذه الطاقة حسب الرغبة مع إمكانية زيادة كفاءة النقل.

وفي الوقت الحالي، يعمل الفريق على تطوير واختبار نماذج أولية على ترددات أعلى وفي تطبيقات تتجاوز اتصالات الهاتف المحمول التي تعمل بتقنيات الجيل الخامس. وفي هذا يعلق الدكتور “تشورم” قائلاً: إنه “على الرغم من أننا طورنا التكنولوجيا لاستخدامها في شبكات الجيل الخامس، فإن نماذجنا الحالية تظهر أن تقنية توجيه الحزمة الخاصة بنا قد تكون قادرة على تحقيق كفاءة بنسبة 94% عند 300 جيجاهرتز. كما يمكن تكييف التكنولوجيا لاستخدامها في مركبة إلى مركبة، ومن مركبة إلى بنية تحتية، ورادارات المركبات، واتصالات الأقمار الصناعية، مما يجعلها جيدة لاستخدام الجيل التالي في تطبيقات السيارات والرادار والفضاء والدفاع. ” لقد قدمت جامعة برمنجهام إنتربرايز طلب براءة اختراع لهذا الجيل القادم من تكنولوجيا هوائي التوجيه الشعاعي، حيث تسعى للحصول على شركاء في الصناعة للتعاون أو تطوير المنتجات أو الترخيص. وفي هذا الإطار، خضعت الكفاءة والجوانب الأخرى للتكنولوجيا الداعمة لعملية مراجعة الأقران، إذ نشرت في مجلات مرموقة، وتم تقديمها في العديد من المؤتمرات الأكاديمية.

ويؤكد على ذلك الدكتور “تشورم” بقوله: “إننا نقوم بتجميع مجموعة أخرى من الأعمال للنشر والعرض التقديمي التي ستُظهر مستوى من الكفاءة لم يتم الكشف عنه بعد لنقل موجات الراديو عند هذه الترددات الصعبة. إذ تعد بساطة التصميم والتكلفة المنخفضة للعناصر مفيدة للتبني المبكر من قبل الصناعة، كما أن تكوين الإلكترونيات المدمجة يجعل من السهل نشرها لأنه توجد قيود على المساحة. إننا على ثقة من أن هوائي توجيه الحزمة يعد أمرًا مفيدًا لمجموعة واسعة من تطبيقات الجيل الخامس والسادس، فضلاً عن الأقمار الصناعية وإنترنت الأشياء.”

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات

المصدر: Eurasia Review