فناوری‌های جدید در سیستم‌های ارتباطاتی بیسیم

طراحی و ساخت نخستین نمونه از نسل جدید آنتن‌های بی‌سیم که از قابلیت خیره‌کننده تغییر شکل ظاهری برخوردارند را می‌توان یکی از بارزترین این نوع ابداعات در یک دهه گذشته دانست. این نوع آنتن‌ها ترکیبی از فلزی مایعی هستند که به درون میکروکانال‌های قابل انعطاف تزریق شده‌اند. این آنتن‌ها به واسطه برخورداری از مشخصه‌های منحصربه‌فرد مکانیکی این قابلیت را دارند تا تغییر شکل دهند که از آن جمله می‌توان به خم شدن یا حتی تا شدن اشاره کرد. مشخصه‌های مکانیکی این آنتن‌ها که آنها را از سایر فناوری‌های مشابه متمایز می‌کند صرفا به ساختار کانال‌های آنها مربوط می‌شود و نه فلز به کار رفته در ساختمان آنها. همین ویژگی‌های منحصربه‌فرد موجب شده تا طیف بسیار گسترده‌ای از کاربردهای متنوع برای این فناوری ترسیم شود.

این فناوری نوین تحولی تازه در سیستم‌های ارتباطاتی بی‌سیم ایجاد می‌کند و از آن گذشته می‌توان با استفاده از کاربردهای متنوع آن نظیر نظارت بر یکپارچگی ساختار پل‌ها یا سایر ساختارهای مشابه، دانش معماری‌ سازه‌ها را نیز دگرگون کرد. با توجه به این ابداع نوین می‌توان گفت که از این پس آنتن‌ها صرفا برای گوش دادن به امواج رادیویی به کار نمی‌آیند و آنها را می‌توان در هر دستگاهی جستجو کرد. از تلفن‌های همراه گرفته تا سیستم‌های مجهز به فناوری .GPS آنچه که در دانشگاه کارولینای شمالی در حال انجام است در آینده‌ای نه چندان دور به گسترده شدن هر چه بیشتر این طیف منجر می‌شود. محققان این دانشگاه قصد دارند تا طراحی ساختاری آنتن‌ها را متحول کرده و نسل جدید آنها را با این قابلیت مهم ارائه کنند که به راحتی تغییر شکل داده و با هر مکان و کاربردی متناسب شوند. محققان این پروژه امیدوارند تا این ابداع جدید درهای تازه‌ای به‌سوی کاربردهای متنوع‌تر آنتن‌ها بگشاید؛ کاربردهایی که از سیستم‌های نوین امنیتی گرفته تا بهره‌برداری‌های نظامی، جذابیت‌های خاص خود را دارند.

آنتن‌هایی که از آنها به آنتن‌های به اصطلاح مدرن یاد می‌شود از مس و سایر فلزات دیگر ساخته می‌شوند اما استفاده از این مواد موجب شده تا ساختار آنها با محدودیت‌های ظاهری و در نتیجه کاربردی زیادی همراه شود. یکی از آرزوهای اصلی مهندسانی که با آنتن‌های مختلف سر و کار دارند این بوده است که بتوان آنها را بدون هیچ محدودیتی خم کرده و در حالی که نگرانی از بابت شکسته شدن آنها وجود ندارد، از آنها در موارد خاص‌تر استفاده کرد اما تاکنون چنین امکانی وجود نداشته است. این در حالی است که چنین هدفی همواره در میادین جنگ و در خصوص استفاده از بی‌سیم‌ها نیز ترسیم شده است. کار روی نوعی آلیاژ مخصوص برگ برنده محققان دانشگاه کارولینای شمالی در ارائه این فناوری نوین به شمار می‌آید. آنها آنتن‌های قابل انعطافی ساخته‌اند که در ساختار آنها نوعی آلیاژ مخصوص دیده می‌شود که امکان خم کردن و حتی کش دادن آنتن‌ها را فراهم می‌کند. با استفاده از این آلیاژ می‌توان آنتن‌هایی ساخت که بدون نگرانی از شکسته شدن به‌راحتی در هم‌ گره‌خورده و تابیده شوند و البته هر زمان که نیاز باشد آنها را به حالت اولیه خود بازگرداند. دکتر مایکل دکی، استادیار مهندسی بیومولکولی و مواد شیمیایی در دانشگاه کارولینای شمالی که سهم مهمی در این پروژه داشته معتقد است این فناوری چشم‌انداز بسیار روشنی داشته و از آنجا که آنتن‌ها تقریبا در هر وسیله ارتباطاتی به کار گرفته می‌شوند می‌توان کاربردی شدن آنها را در چند سال آتی متصور شد.

اما راز نهفته در این فناوری نوین چیست؟ محققان این پروژه آزمایشات مختلفی انجام دادند و در نهایت با ترکیب فلزات گالیوم و ایندیوم به نسبت‌های بسیار دقیق آلیاژی تهیه کردند که در دمای اتاق به شکل مایع می‌ماند. آنها این آلیاژ مایع را به درون میکروکانال‌های تزریق کرده‌اند که عرض هریک تنها به اندازه پهنای موی انسان است. این ریز کانال‌ها همچون ساقه‌های نی، توخالی هستند که به راحتی می‌توان ‌آنها را به هر شکلی درآورد. زمانی که آلیاژ مورد نظر در این کانال‌ها تزریق می‌شود، سطح آلیاژ اکسیده‌ شده و پوسته‌ای ایجاد می‌شود که به آلیاژ این امکان را می‌دهد تا در جای خود قرار گرفته و این درحالی است که ویژگی مایع بودن خود را نیز حفظ می‌کند.

دکتر دکی می‌گوید: از آنجاکه این آلیاژ به شکل مایع باقی می‌ماند خواص مکانیکی ترکیبات سازنده خود را همچنان حفظ می‌کند. محققان این پروژه در یکی از فازهای تحقیقاتی چند ماه اخیر خود آلیاژ تولید شده را به درون کانال‌های سیلیکونی قابل انعطافی تزریق کرده و آنتن‌های سیمی شکلی تولید کردند که خاصیت فنری آنها خیره‌کننده بوده و در عین حال می‌توان آنها را به هر شکلی درآورد. به عقیده دکتر دکی، ویژگی انعطافپذیر نهفته در این آنتن بارزترین نقطه متمایزکننده آن با سایر آنتن‌های فوق مدرن امروزی است، زیرا فرکانس هر آنتن ارتباط مستقیمی با شکل آن دارد. از این رو این امکان وجود دارد تا با کش دادن آنتن فرکانس‌های مورد نظر را تنظیم کرد و این قابلیتی است که در هیچ آنتن دیگری دیده نشده است.

درحالی که به کارگیری این آلیاژ موجب شده تا محصولی تولید شود که بتوان از آن در طیف گسترده‌ای از تجهیزات الکترونیکی رایج استفاده کرد، پایداری آن نیز موجب شده تا دانشمندان به فکر استفاده از این نوع آنتن‌ها در سایر فناوری‌های نوینی باشند که تاکنون صرفا جنبه آزمایشی داشته‌اند. به‌عنوان مثال این امکان وجود دارد تا با استفاده از آنتنی که در پوسته سیلیکونی قابل انعطاف فرو رفته است برای کنترل دقیق سازه‌های شهری نظیر پل‌ها استفاده کرد. بدون شک به دنبال وقوع هر زمین‌لرزه یا جاری شدن سیل این امکان وجود دارد که ترک‌هایی در ساختار چنین سازه‌هایی پدیدار شود. استفاده از این نوع آنتن‌ها کار را برای کنترل دقیق چنین سازه‌هایی به مراتب راحت‌تر از گذشته می‌کند. نکته قابل توجه این است که مهندسان می‌توانند اطلاعات لحظه‌ای درخصوص وضعیت پل‌ها و سازه‌های حساس مشابه به دست آورند.

البته پایداری و انعطاف‌پذیری چنین فناوری‌ای برای استفاده در موارد نظامی نیز بسیار سودمند و پرطرفدار خواهد بود. استفاده از این نوع آنتن‌ها در تجهیزات نظامی این امکان را فراهم می‌کند تا سیستم‌های بی‌سیم را در کوله‌ها و مواردی نظیر آنها به راحتی تا کرد. در میادین نبرد همواره تلاش می‌شود تا نیروها تا حد امکان کمتر در معرض دید دشمن قرار گیرند و از این رو این نوع آنتن‌ها گزینه مناسبی در این راستا به شمار می‌آیند.

پیش‌بینی دکتر دکی و تیم همراه وی بر این است که استفاده از این نوع آنتن‌ها تا کمتر از 5 سال آینده در بسیاری از عرصه‌های شهری و اجتماعی و نظامی رایج شود.

فاطمه پورمزرعه
منبع:‌ technology reviaw