توجيه الشعاع

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

توجيه الحزمة هو أسلوب لتغيير اتجاه الفص الرئيسي لنمط الإشعاع . يُستخدم إمالة الحزمة في الراديو لتوجيه الفص الرئيسي لنمط الإشعاع الرأسي للهوائي أسفل (أو أعلى) المستوى الأفقي .

الراديو والرادار

في أنظمة الراديو والرادار ، يُمكن توجيه الحزمة عن طريق تبديل عناصر الهوائي أو تغيير الأطوار النسبية لإشارات الترددات الراديوية التي تُشغّل هذه العناصر. ونتيجةً لذلك، يتم توجيه إشارة الإرسال نحو جهاز الاستقبال المُستهدف. في الآونة الأخيرة، أصبح توجيه الحزمة ذا أهمية بالغة في اتصالات الجيل الخامس (5G) نظرًا لطبيعة ترددات الجيل الخامس شبه البصرية. [ 1 ]

أبسط طرق إمالة الحزمة هي الإمالة الميكانيكية، حيث يتم تثبيت الهوائي بطريقة تقلل زاوية الإشارة من جهة. إلا أن هذه الطريقة ترفعها أيضاً من الجهة الأخرى، مما يجعلها مفيدة في حالات محدودة للغاية.

أنماط الإشعاع الأفقية والرأسية، مع ميل واضح للشعاع نحو الأسفل في النمط الأخير

الأكثر شيوعًا هو إمالة الحزمة الكهربائية، حيث يتم تعديل الطور بين عناصر الهوائي لجعل الإشارة تنخفض (عادةً) في جميع الاتجاهات. [ 2 ] يُعد هذا مفيدًا للغاية عندما يكون الهوائي في نقطة مرتفعة جدًا، ومن المحتمل أن تفوت حافة الإشارة الهدف تمامًا (جمهور البث، مستخدمي الهواتف المحمولة، إلخ).

في حالة الإمالة الكهربائية، تميل الفصوص الأمامية والخلفية في نفس الاتجاه. على سبيل المثال، تؤدي الإمالة الكهربائية للأسفل إلى إمالة كل من الفص الأمامي والفص الخلفي للأسفل. هذه هي الخاصية المستخدمة في المثال السابق حيث تكون الإشارة موجهة للأسفل في جميع الاتجاهات. على النقيض من ذلك، تؤدي الإمالة الميكانيكية للأسفل إلى إمالة الفص الأمامي للأسفل وإمالة الفص الخلفي للأعلى. في معظم الحالات العملية، تُمال الهوائيات للأسفل فقط، على الرغم من أن الإمالة للأعلى ممكنة تقنيًا.

يُعد استخدام الإمالة الكهربائية البحتة بدون إمالة ميكانيكية خيارًا جذابًا لأسباب جمالية مهمة للغاية بالنسبة للمشغلين الذين يسعون إلى قبول الهوائيات المدمجة في المواقع المرئية.

في شبكات GSM وUMTS الخلوية، يكون الميل الميكانيكي ثابتًا في أغلب الأحيان، بينما يمكن التحكم في الميل الكهربائي باستخدام مشغلات عن بُعد ومستشعرات تحديد المواقع، مما يقلل من تكاليف التشغيل. يُختصر الميل الكهربائي عن بُعد بـ RET، وهو جزء من المواصفات المفتوحة لمجموعة معايير واجهة الهوائي للتحكم في أجهزة الهوائي. [ 3 ]

أحيانًا، يُستخدم الميل الميكانيكي والكهربائي معًا لإنشاء ميل أكبر للشعاع في اتجاه واحد مقارنةً بالاتجاه الآخر، وذلك أساسًا لمراعاة التضاريس غير الاعتيادية . يُعد ميل الشعاع، إلى جانب ملء الفراغات ، المعيار الأساسي للتحكم في تركيز الاتصالات اللاسلكية ، ويمكنهما معًا إنشاء عدد لا حصر له تقريبًا من تركيبات أنماط الإشعاع ثلاثية الأبعاد لأي ظرف.

تحسين ميل الشعاع

تحسين ميل الحزمة هو أسلوب لتحسين الشبكة يستخدم في الشبكات المتنقلة بهدف التحكم في ميل زاوية الميل الرأسية للهوائي من أجل تحسين مجموعة من مؤشرات أداء الشبكة.

تركز الدراسات المختلفة في تحسين ميل الحزمة [ 4 ] على تحسين التغطية والسعة (CCO)، والذي يتمثل هدفه في التحكم في ميل الحزمة من أجل تحسين التغطية اللاسلكية والسعة في خلايا الشبكة بشكل مشترك وتقليل التداخل من الخلايا المجاورة.

توجد بشكل رئيسي طريقتان لتحسين ميل الحزمة:

  1. الخوارزميات القائمة على القواعد : تتكون من استراتيجيات تحسين تعتمد على معرفة المجال ونظرية التحكم، وتعتمد بشكل أساسي على تحسين مقاييس المنفعة، [ 5 ] أو سياسات قائمة على العتبة تستخدم المنطق الضبابي لنمذجة مؤشرات أداء الشبكة التمثيلية. [ 6 ]
  2. الخوارزميات القائمة على البيانات  : تتكون من استراتيجيات التحسين القائمة على استخدام تقنيات التعلم بناءً على توافر بيانات الشبكة (مثل تقنيات Contextual Bandit (CB))، أو من خلال التفاعل المباشر مع البيئة (مثل تقنيات التعلم المعزز (RL) [ 4 ] [ 7 ] ).

الصوتيات

في علم الصوتيات ، تُستخدم تقنية توجيه الحزمة الصوتية لتوجيه الصوت من مكبرات الصوت إلى موقع محدد في منطقة الاستماع. ويتم ذلك عن طريق تغيير سعة وطور مكبرَي صوت أو أكثر مثبتين في عمود، حيث يُضاف الصوت المُجمّع ويُلغى عند الموضع المطلوب. يُعرف هذا النوع من ترتيب مكبرات الصوت تجاريًا باسم " مصفوفة خطية" . هذه التقنية موجودة منذ سنوات عديدة، ولكن مع ظهور تقنية معالجة الإشارات الرقمية الحديثة (DSP)، أصبح هناك العديد من المنتجات المتاحة تجاريًا في السوق. وقد رُوّج لتقنية توجيه الحزمة الصوتية والتحكم في اتجاهيتها باستخدام معالجة الإشارات الرقمية في أوائل التسعينيات من قِبل شركة Duran Audio التي أطلقت تقنية تُسمى DDC (التحكم الرقمي في الاتجاهية).

النظام البصري

في الأنظمة البصرية ، يمكن توجيه الحزمة الضوئية عن طريق تغيير معامل انكسار الوسط الذي تمر عبره الحزمة ، أو باستخدام المرايا ، أو الموشورات ، أو العدسات ، أو محززات الحيود الدوارة . ومن أمثلة أساليب توجيه الحزمة الضوئية: المحاور الميكانيكية القائمة على المرايا، أو وحدات توجيه الحزمة، وآليات الجلفانومتر التي تدير المرايا، وموشورات ريسلي ، وبصريات المصفوفات الطورية ، والأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة التي تستخدم المرايا الدقيقة.

تطبيقات توجيه الشعاع والتقنيات الناشئة

اتسع نطاق تقنيات توجيه الحزم بشكل ملحوظ بفضل الابتكارات التي تخدم التطبيقات التقليدية والمتطلبات الناشئة في مجالات مثل الاتصالات عبر الأقمار الصناعية والرادار وشبكات الجيل الخامس. [ 8 ] [ 9 ] تُستكمل الطرق التقليدية، مثل العاكسات المكافئة والمصفوفات الطورية، بهوائيات المصفوفة العاكسة (RA) [ 10 ] وهوائيات المصفوفة المرسلة (TA) [ 11 ] . تُعد هذه التصاميم بدائل مستوية عالية الكسب، تتميز بمزايا من حيث التكلفة والكفاءة وقابلية التوسع، ما يلبي المتطلبات الحديثة للأنظمة المدمجة وخفيفة الوزن. ومن أحدث أساليب توجيه الحزم تقنية التوجيه الفائق للمجال القريب (NFMS) [ 12 ] ، التي تستخدم أسطحًا فائقة ذات تدرج طوري موضوعة على مقربة من هوائي التغذية. تُحقق هذه الطريقة توجيهًا ثلاثي الأبعاد للحزمة باستخدام هياكل مدمجة تسمح بالتحكم بزاوية واسعة في كل من الارتفاع والسمت، ما يثبت فعاليتها العالية في الأنظمة التي تكون فيها المساحة وارتفاع الهيكل محدودين.

وجدت تقنية توجيه الحزمة تطبيقات أساسية في الاتصالات عالية السرعة والخالية من التداخل، سواءً في القطاع الدفاعي أو المدني. فعلى سبيل المثال، تتطلب أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية قدرات توجيه حزمة ثنائية النطاق لمعالجة تدفقات البيانات الصاعدة والهابطة في آنٍ واحد. [ 13 ] [ 8 ] [ 9 ] ويُبرز تطوير هوائيات توجيه الحزمة لأنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية أثناء الحركة (SOTM) [ 13 ] الحاجة إلى هوائيات تتسم بالكفاءة وخفة الوزن وانخفاض الارتفاع وانخفاض التكلفة. ولا تزال هناك تحديات قائمة، منها معالجة قيود التكلفة وتحقيق سرعات مسح أعلى ونطاقات تردد أوسع. [ 13 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ براديب، أ.س.؛ بيدكار، ج.أ.؛ ثيبيشا، د.؛ ناجاراج؛ سبورتي، م.ب.م.؛ فيشال (أكتوبر 2020). "تصميم هوائي توجيه شعاعي صغير الحجم ببنية ركيزة فائقة مبتكرة". المؤتمر الدولي IEEE للحوسبة الموزعة، والدوائر المتكاملة واسعة النطاق، والدوائر الكهربائية، والروبوتات (DISCOVER) لعام 2020. الصفحات 96-99 . doi : 10.1109/DISCOVER50404.2020.9278085 . ISBN  978-1-7281-9885-9. S2CID 229358777 . 
  2. ↑ ألكسندر، دبليو سي (6 نوفمبر 2002). "التجاوزات والتغطية القريبة" . راديو وورلد . مؤرشف من الأصل في 3 أغسطس 2010. تم الاسترجاع في 14 أغسطس 2009 .
  3. ↑ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . www.torni.fi . مؤرشفة من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 20 يوليو 2011. تم الاطلاع عليها بتاريخ 12 يناير 2022 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title ( link )
  4. 1 2 داندانوف، نيكولاي؛ الشاطري، حسين؛ كلاين، أنيا؛ بولكوف، فلاديمير (27-10-2016). "التحسين الذاتي الديناميكي لميل الهوائي لتحقيق أفضل توازن بين التغطية والسعة في الشبكات المتنقلة" . الاتصالات الشخصية اللاسلكية . 92 (1): 251-278 . doi : 10.1007/s11277-016-3849-9 . ISSN 0929-6212 . S2CID 37595264 .  
  5. ↑ إيكهارت، هارالد؛ كلاين، سيغفريد؛ غروبر، ماركوس (مايو 2011). "تحسين ميل الهوائي الرأسي لمحطات LTE الأساسية" . المؤتمر الثالث والسبعون لتقنيات المركبات IEEE (VTC Spring) لعام 2011. IEEE. الصفحات 1-5 . doi : 10.1109/vetecs.2011.5956370 . ISBN  978-1-4244-8332-7. S2CID 9179981 . 
  6. ↑ سعيد، أرسلان؛ عليو، أوسيانوه غلين؛ عمران، محمد علي (أبريل 2012). "التحكم في شبكات الهاتف المحمول ذاتية الإصلاح باستخدام المنطق الضبابي" . مؤتمر IEEE للاتصالات اللاسلكية والشبكات 2012 (WCNC) . IEEE. الصفحات 3080-3084 . doi : 10.1109/wcnc.2012.6214334 . ISBN  978-1-4673-0437-5. S2CID 12043190 . 
  7. ↑ باليفي، إيرين؛ أندروز، جيفري ج. (ديسمبر 2019). "ضبط الهوائي عبر الإنترنت في الشبكات الخلوية غير المتجانسة باستخدام التعلم العميق المعزز" . معاملات IEEE في الاتصالات والشبكات المعرفية . 5 (4): 1113-1124 . arXiv : 1903.06787 . doi : 10.1109/tccn.2019.2933420 . ISSN 2332-7731 . S2CID 81979656 .  
  8. فلوريس -فيدال، إكس.؛ فلامان، ب.؛ دورازو، ر.؛ شافان، س.؛ جورجيل، ك.-و. (2013). "رادارات التردد العالي: معايرات تشكيل الحزمة باستخدام السفن كعواكس*" . مجلة تكنولوجيا الغلاف الجوي والمحيطات . 30 ( 3 ): 638-648 . Bibcode : 2013JAtOT..30..638F . doi : 10.1175/jtech-d-12-00105.1 . ISSN 0739-0572 . 
  9. 1 2 جاياكريشنان، في إم؛ فيجايان، ديبثي إم (2020). "تحليل أداء الهوائي الذكي للاتصالات البحرية" . المؤتمر الدولي الثاني لعام 2020 حول الآليات المبتكرة للتطبيقات الصناعية (ICIMIA) . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. الصفحات 88-91 . doi : 10.1109/icimia48430.2020.9074900 . ISBN  978-1-7281-4167-1.
  10. ^ نيري، بايام. يانغ، فان؛ الشربيني، عاطف ز. (2018-02-06). هوائيات عاكسة . وايلي. دوى : 10.1002/9781118846728 . رقم ISBN 978-1-118-84676-6.
  11. ↑ عبد الرحمن، أحمد ح.؛ يانغ، فان؛ الشربيني، عاطف ز.؛ نايري، بيام (2017)، "هوائيات المصفوفة الإرسالية واسعة النطاق" ، محاضرات تركيبية حول الهوائيات ، تشام: دار نشر سبرينغر الدولية، ص 95-113 ، doi : 10.1007/978-3-031-01541-0_6 ، ISBN  978-3-031-00413-1تم الاطلاع عليه بتاريخ 2024-11-03
  12. ↑ أفزال، محمد يو؛ إيسيل، كارو ب. (2017). "توجيه حزمة هوائيات ذات كسب متوسط ​​إلى عالٍ باستخدام تحويل الطور في المجال القريب" . معاملات IEEE في مجال الهوائيات والانتشار . 65 (4): 1680-1690 . Bibcode : 2017ITAP...65.1680A . doi : 10.1109/tap.2017.2670612 . ISSN 0018-926X . 
  13. 1 2 3 إيسيل، كارو ب. (2020-07-05). "لمحة موجزة عن تقنيات الهوائيات للاتصالات المتنقلة عبر الأقمار الصناعية" . ندوة IEEE الدولية للهوائيات والانتشار واجتماع علوم الراديو في أمريكا الشمالية لعام 2020. IEEE. الصفحات 1637-1638 . doi : 10.1109/ieeeconf35879.2020.9330396 . ISBN  978-1-7281-6670-4.

المصدر: من المعيار الفيدرالي 1037C