الهوائي - المنشئ: سيسمح هذا التطوير الذي قام به العلماء في جامعة جنوب الأورال الحكومية بإعداد اتصال سريع لأي مهمة

قدّم علماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية هوائيًا معياريًا عالميًا قادرًا على العمل مع أي معيار اتصالات، من الجيل الثالث (3G) إلى الجيل السادس (6G). يجمع هذا التطوير، المدعوم من مؤسسة دعم المشاريع الصغيرة المبتكرة وبرنامج منح ف. ب. خريستينكو، بين خصائص «مجموعة البناء»: إذ يسمح إضافة أو إزالة طبقات بتعديل خصائص الجهاز فورًا لتناسب تطبيقات جديدة.

يعمل الإصدار الأساسي من الهوائي في نطاقين تردديين، موفرًا نمط إشعاع دائري في المستوى الأفقي. وهذا يعني أن الجهاز يستقبل ويرسل الإشارات بشكل موحد في جميع الاتجاهات.

«أوضح سفياتوسلاف دوداريف، مؤلف المشروع والأستاذ المشارك في قسم الإلكترونيات اللاسلكية وأنظمة الاتصالات في معهد البوليتكنيك بجامعة جنوب الأورال الحكومية: هذا التطوير عبارة عن هوائي ثنائي النطاق متعدد الاتجاهات ذو استقطاب أفقي، والذي يمكن أن يصبح حلاً عالميًا لأنظمة الاتصالات اللاسلكية. وقد خضع الجهاز بالفعل لنمذجة حاسوبية. ويعمل فريق المشروع حاليًا على تجهيز نماذج أولية عاملة».

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين هذا التطوير الجديد وتصاميم الهوائيات التقليدية في بنيته المعيارية متعددة الطبقات. الهوائي الأساسي ثنائي الطبقات جاهز للعمل وفقًا لمعايير الاتصالات الخلوية الحالية (3G، 4G، 5G). يتيح استخدام طبقات إضافية، بما في ذلك هياكل فوقية متنوعة، ما يلي:

• تحسين مطابقة المغذي؛

• زيادة الاستقطاب المتقاطع؛

• تقليل أبعاد الهوائي والدرع؛

• تغيير الخصائص الكهرومغناطيسية دون الحاجة إلى إعادة تصميم كاملة.

«غالبًا ما تكون الهوائيات الحالية مناسبة لمهمة محددة فقط. إذا تغيرت المهمة، يجب تطوير هوائي جديد، وهو أمر مكلف ويستغرق وقتًا طويلاً. تتيح تقنيتنا تعديل الخصائص بسرعة بفضل ميزات تصميمها»,- أوضح سفياتوسلاف فاليريفيتش.

بحسب مُصمم المشروع، فإن تطبيقات الهوائي واسعة النطاق للغاية، بدءًا من الاستخدامات المدنية وصولًا إلى صناعة الفضاء. ويمكن استخدام هذا التطوير الجديد في:

• إنشاء عناصر مصفوفة هوائيات للاتصالات الخلوية؛

• تضخيم الإشارة داخل المباني (المكاتب، المنشآت الصناعية)؛

• تطوير أنظمة اتصالات لأي نوع من الأجهزة المتنقلة؛

• استخدام تقنية إنترنت الأشياء (IoT) للتحكم في المعدات على مساحات واسعة.

على الرغم من أن حجم الهوائي كبير جدًا بحيث لا يُمكن استخدامه في الهواتف الذكية، إلا أن إنتاجه بكميات كبيرة ليس بالأمر الصعب. فهو يعتمد على تقنية طباعة منخفضة التكلفة باستخدام مواد عازلة مغلفة برقائق معدنية متوفرة بسهولة (مثل FR4 الروسي أو ما يُعادله من مواد صينية بأسعار معقولة). وكلما زاد حجم الإنتاج، انخفض سعر المجموعة. وبفضل توافر المواد في روسيا، يُعد هذا التطوير بديلًا للاستيراد.

وقد حصلنا بالفعل على موافقة من مكتب براءات الاختراع الروسي (Rospatent) لمنح براءة اختراع لنموذج المنفعة «هوائي متعدد الطبقات». ويجري حاليًا إعداد مقال علمي للنشر في مجلة علمية مرموقة.

يستمر البحث بفضل برنامج المنح «خطوة نحو المستقبل» الذي أطلقه فيكتور خريستينكو. وقد تم تقديم طلب إلى المؤسسة الروسية للعلوم بشأن هوائيات ثنائية الاستقطاب متعددة الاتجاهات.

«أشار سفياتوسلاف دوداريف، مطور الجهاز الجديد، إلى أن تقنية البنية الفوقية المعيارية ليست مجرد تحسين روتيني، بل هي اتجاه عالمي يُتيح تغييرًا جذريًا في خصائص أجهزة الهوائيات، مُبشّرًا بعصر أنظمة هوائيات مرنة حقًا».

وتشمل الخطط المستقبلية إنتاج واختبار ثلاثة نماذج أولية، وتقديم طلبات براءات اختراع إضافية، وفي نهاية المطاف، تسويق هذا التطوير.