هوائي الاتصالات

　　هوائي الاتصالات：سد الفجوة بين الابتكار والتواصل

　　1. مقدمة

　　قبل 5G、عصر الإنترنت من الأمور والاتصالات الساتلية التعاريف，هوائيات الاتصالات تطورت من بنية خطية بسيطة إلى نظام معقد لتحقيق سلس العالمية الصدد .。من رقاقة هوائي في الهاتف الذكي إلى هوائي الأقمار الصناعية الكبيرة，هذه الأجهزة تلعب دورا حيويا في نقل واستقبال البيانات عن بعد。في هذه الورقة ، تقنية الهوائيات المتطورة、المعالم الرئيسية والاتجاهات الناشئة في تشكيل مستقبل الاتصالات اللاسلكية。

　　**2. تصنيف هوائيات الاتصالات

　　هوائي التردد、تصميم و تطبيق التصنيف：

　　2.1 نطاق التردد

　　التردد المنخفض (LF/MF)：

　　30 kHz–3 MHz：بعد البث(AM البث、الاتصالات البحرية)。

　　ميزة：اختراق الحاجز;عيب：عرض النطاق الترددي محدودة。

　　عالية التردد (HF)：

　　3–30 MHz：الموجات القصيرة الراديو والاتصالات الجوية。

　　ميزة：الانتشار العالمي من خلال انعكاس الغلاف المتأين。

　　الترددات العالية جدا (VHF/UHF)：

　　30 MHz–3 GHz：راديو FM、تلفزيونات、4G/5G الرادار。

　　ميزة：مجموعة متوازنة وعرض النطاق الترددي。

　　ميكروويف/ملليمتر موجة (mmWave)：

　　3 GHz–300 GHz：5G、الاتصالات الساتلية والرادار。

　　ميزة：عرض النطاق الترددي عالية جدا;عيب：بعد الاعتماد。

　　2.2 نوع الهوائي

　　نوع . وصف التطبيق الرئيسي

　　هوائي ثنائي القطب بساطة、اومني الاتجاه、الكفاءة الاقتصادية。راديو FM、Wi-Fi راوتر。

　　ياغي هوائي توجه，ارتفاع كسب (6-15 dBi)。عنصر التركيز إشارة متعددة。البث التلفزيوني、من نقطة إلى نقطة وصلة。

　　مكافئ العاكس يركز الطاقة في شعاع ضيق (20-30 dBi)。الاتصالات الساتلية、الرادارات。

　　التصحيح هوائي الاتفاق وخفيفة الوزن，جزءا لا يتجزأ من الجهاز。الهواتف الذكية、إنترنت الأشياء سنسر。

　　مجموعة مراحل الالكترونية التي تسيطر عليها شعاع，تحقيق التغطية الديناميكية。5G、رادار عسكري、مجموعة الأقمار الصناعية。

　　**2.3 نشر البيئة

　　داخلي：توزيع نظام هوائي المنطقة العمياء (DAS)。

　　في الهواء الطلق：محطة أرضية、تركيب سقف هوائي الأقمار الصناعية。

　　هوائي .：الطائرات بدون طيار والهوائيات المحمولة جوا تغطية مؤقتة。

　　3. المعلمات التقنية الرئيسية

　　مكسب：قياس كفاءة التوجه(dBi أعلى，أفضل إشارة التركيز)。

　　عرض النطاق الترددي：نطاق التردد الهوائي للتشغيل。

　　مطابقة المعاوقة：من المهم جدا للحد من فقدان إشارة(عادة 50Ω)。

　　استقطاب：خطي(أفقي/عمودي)استقطاب دائري(تستخدم MIMO وصلات الأقمار الصناعية)。

　　كفاءة：نسبة الإشعاع إلى مدخلات الطاقة(تصميم عصري >90%)。

　　**نمط الإشعاع**：خريطة الاتجاه حساسية(اومني الاتجاه vs. ركز)。

　　4. الاتجاهات الناشئة في هوائيات الاتصالات

　　4.1 5G المستقبل

　　على نطاق واسع MIMO (MMo)：كل محطة قاعدة لديها مئات من وحدات الهوائي，يمكن تحقيق سرعة عالية جدا انتقال。

　　شعاع تشكيل：توجيه إشارة إلى المستخدم بشكل حيوي(على سبيل المثال，ملليمتر موجة 3D شعاع تشكيل)。

　　دمج：هوائي مباشرة جزءا لا يتجزأ من رقاقة(على سبيل المثال，حزمة هوائي，AiP)。

　　4.2 الاتصالات الساتلية

　　كوكبة السواتل الصغيرة：تحتاج إلى استخدام LEO/MEO انخفاض تكلفة السكك الحديدية、ضوء هوائي。

　　Kaالفرقة التردد：إنتاجية أعلى，مناسبة لأنّ الفضاء الإنترنت ذات النطاق العريض。

　　**4.3 إنترنت الأشياء (IoT)

　　انخفاض استهلاك الطاقة وان (LPWAN)：تهدف إلى مسافة طويلة、انخفاض معدل البيانات والاتصالات(على سبيل المثال LoRa、NB-IoT)هوائي الأمثل。

　　نظام هوائي ذكي：التكيف مع البيئة المتغيرة(إعادة التشكيل سطح)。

　　**4.4 الاستدامة

　　المواد القابلة لإعادة التدوير：الألياف الزجاجية القابلة للتحلل المواد المركبة محل البلاستيك التقليدية。

　　جمع الطاقة：هوائي تحويل الطاقة إلى طاقة الترددات اللاسلكية البيئية。

　　5. تصميم الهوائي التحدي

　　التصغير：ميزان أبعاد الالكترونيات الاستهلاكية、الأداء والتكلفة。

　　متعدد الفرقة التوافق：هوائي واحد دعم 2G/3G/4G/5G/LTE。

　　التأثير البيئي：تخفيف التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) وضمان الامتثال للمتطلبات التنظيمية。

　　خفض التكاليف：إنتاج عالية الأداء الهوائي دون التأثير على الجودة。

　　6. هوائي حلول المستقبل

　　الذكاء الاصطناعي تصميم القيادة：خوارزمية الأمثل هوائي المعلمات في حالات محددة。

　　الجرافين والمواد الفائقة：سوبر ضوء المواد فائقة التوصيل，أداء أفضل。

　　هوائي الفضاء：نفخ أو توسيع هيكل بعثات الفضاء السحيق。

　　7. التطبيق العملي

　　5G شبكة：ملليمتر موجة مجموعة مراحل，يمكن تحقيق سرعة جيجابت في المناطق الحضرية。

　　التلقائي قيادة السيارات：السيارات المضادة للتصادم على كل شيء (V2X) هوائي .。

　　الاستشعار عن بعد：الرادار ذي الفتحة الاصطناعية لرصد الأرض (SAR) هوائي .。

　　الاتصالات العسكرية：مقطعه الراداري (RCS) الشبح هوائي。

　　8. خاتمة

　　هوائي الاتصالات هو البطل وراء الحديث interworking，انها تتطور باستمرار，لتلبية أسرع、انخفاض تأخير الطلب على التغطية العالمية。جنبا إلى جنب مع لنا 6G、الانتقال من الإنترنت عبر الأقمار الصناعية والإنترنت من الأمور，الهوائي سوف تستمر في لعب دور رئيسي。