أبحاث الدكتورة هند عبد العظيم ساهمت في تطوير الجيل الخامس للاتصالات
كتب / إيمان البلطي
فازت الدكتورة هند عبد العظيم محمد ملهط الاستاذ المساعد بقسم الالكترونيات والاتصالات الكهربائية بكلية الهندسة الالكترونية بجامعة المنوفية على جائزة الدولة التشجيعية لعام 2020 في العلوم التكنولوجية المتقدمة تخصص العلوم الهندسية
وفي لقاء مع ( وضوح ) شرحت الدكتورة هند جانبا من أبحاثها قائلة : نتيجة التطور الهائل فى أنظمة الاتصالات اللاسلكية لتقديم خدمات متطورة لنقل بيانات عالية السرعه بمدى ترددى عريض ذو كفاءة عالية. ظهرت الحاجة لتصميم هوائيات لها القدرة على تعديل خصائصها الاشعاعية طبق للتردد الذى يقدم عندها الخدمات المختلفة. كذلك الحاجة الى تصميم هوائيات لارسال واستقبال البيانات بالاضافة الى تجميع الطاقة فى الموجات الكهرومغناطيسية وتحويلها الى طاقة كهربيه كمصدر متجدد للطاقة النظيفة. بالاضافة الى تصميم اسطح تساعد على اخفاء الاجسام المعدنية من الاكتشاف عن طريق التحكم فى مساحة المقطع الرادارى لتلك الاجسام وفيما يلى نبذة عن ما تقدمه هذه الابحاث فى خدمة المجتمع من خلال عدة محاور:
المحور الاول: الاتصالات ونقل البيانات لخدمات الجيل الخامس للاتصالات
ازداد معدل النمو في صناعة الاتصالات اللاسلكية بشكل متزايد وحظيت أبحاث الدوائر المتكاملة للترددات الراديوية باهتمام كبير. وأصبحت أنظمة الموجات المليمترية هذه قابلة للتصنيع بسبب التقدم الكبير في تكنولوجيا الدوائر المتكاملة القائمة على السيليكون، الأمر الذي يضمن تكامل الهوائي ودوائر التردد الراديوي والدوائر الرقمية على الشريحة نفسها مما يتيح تصنيع النظام اللاسلكي بأجزائه المختلفة على الرقاقة بتكلفة منخفضة. حيث تناولت الابحاث تصميم هوائيات متكاملة ذو استقطاب دائرى لخدمات الجيل الخامس للاتصالات. ومن أمثلة هذة البحوث:-
البحث الاول: نظرا للمميزات التى يقدمها الاتصالات اللاسلكية باستخدام موجات ذو استقطاب دائرى حيث تتضمن عدم تأثر الارسال بالتشويش وكذلك حرية الحركة للجهاز المستقبل ظهرت الحاجة الى تصميم هوائيات ذو استقطاب دائرى. بالرغم من ذلك فان طرق تصميم هوائى ذو استقطاب دائرى تكون معقدة بالمقارنة مع الهوائيات خطية الاستقطاب. لذلك يتناول هذا البحث تصميم مستقطب من مواد الميتا والبلازما لتحويل الاستقطاب الخطي إلى استقطاب دائري في تطبيقات النطاق اللاسلكي . يعتمد تصميم المستقطب على وضع الإرسال حيث يضم عنصرين من مواد البلازما مع وجود قاعدة عازلة. يتكون عنصر الخلية الواحدة من أقواس بلازما موضوعة من الخلف إلى الخلف ومثبتة على الوجوه العليا والسفلي للركيزة العازلة. للتحويل من الموجة المستقطبة الخطية إلى الموجة المستقطبة الدائرية يتطلب ذلك تقسيم الموجة الساقطة إلى عنصرين متعامدين بمقادير متساوية وفرق فى الطور 90 درجة. يعمل المستقطب فى نطاق ترددي عريض 17.5 ٪ تتركز حول 13.7 غيغاهرتز. لدراسة كفاءة المستقطب تم تصميم هوائي مرنان عازل ذو استقطاب خطيً بنطاق ترددي للمقاومة قدره 27.05٪. يشع الهوائى موجات ذو استقطاب خطى ويحمل بمستقطب بلازما من مواد الميتا لتتحول الى موجات دائرية الاستقطاب مع زيادة محسّنة قدرها 8.89 ديسيبل. يتحقق الإشعاع دائري الاستقطاب ويكون قابل لإعادة التكوين من اليمين أو اليسار أو يظل خطي عندما يتأين غاز الأرجون في الحاويات السفلية أو العلوية إلى حالة البلازما. يتم فحص المستقطب مواد الميتا المقترح للبلازما وهياكل هوائى العازل الرنان باستخدام محاكي الموجة الكاملة. وبالتالى يقدم البحث طريقة سهلة لتحويل استقطاب الموجات من خطى الى دائرى فى اتجاهات مختلفة طبقا لقيمة تردد البلازما المستخدم بالاضافة لتحسين الكسب.
البحث الثانى: نتيجة للتطور السريع فى تقنيات الاجهزة اللاسلكية للجيل الخامس للاتصالات, ظهرت الحاجة الى تصميم مكونات مدمجة على شريحة الكترونية واحدة لانتاج جهاز كفوء ذو حجم صغير. قدمت تقنية االركيزة المدمجة لموجه الموجات القدرة هلى تصميم جميع العناصر الالكترونية لانظمة الاتصالات اللاسلكية على نفس الشريحة. ونظرا للمميزات التى يقدمها الهوائى الحلزونى من نطاق ترددى واسع ذو استقطاب دائرى وكسب عالى فإنه يعانى من مشكلة الحجم الكبير وكذلك عدم القدرة على دمجة مع بقية العناصر الالكترونية على نفس الشريحة. و لذالك يتناول البحث تصميم هوائي حلزوني مصنوع من البلازما ذو مدى تردداى واسع ودائرى الاستقطاب مناسب للتكامل مع الدوائر الإلكترونية لمختلف التطبيقات. يتميز الهوائى بالقدرة على لإعادة التشكيل ليعمل عند ترردات مختلفة للتطبيقات اللاسلكية في النطاق الترددى من 6 إلى 12 جيجا هيرتز. تم عمل ضبط لابعاد الهوائى الحلزونى للحصول على أفضل اداء للخصائص الإشعاعية. يمتاز الهوائي بتقديم نطاق ترددي عريض للمقاومة بنسبة 48٪ مع أقصى كسب قدره 8.5 ديسيبل. وكذلك يتميز الهوائى بنطاق استقطاب دائري عريض بنسبة 31٪. يتم التحكم فى زيادة كسب الهوائي وعرض النطاق الترددي مع تغيير اتجاه الاشعاع عن طريق تغيير تردد البلازما لمادة الهوائى. تم الحصول لى تحسين في كسب الهوائي وكفاءة الإشعاع من خلال تحميل الهوائي بعدسات عازلة ذو أشكال مختلفة. تم تحسين كسب اتجاه الاشعاع إلى 11.5 ديسيبل للعدسة نصف كروية و 10.5 ديسيبل للعدسة ربع الكروية مع اتساع للشعاع الى 40 درجة. يناسب هذا الهوائى بالمواصفات المقترحة لاتصالات الجيل الخامس.
البحث الثالث: نظرا للتطورالكبير فى خدمات الجيل الخامس للاتصالات اللاسلكية ظهرت الحاجة الى تصميم هوائيات لها القدرة على تغيير اتجاه الاشعاع الكهرومغناطيسى الصادر منها فى اتجاهات مختلفة الكترونيا. لذلك تناول هذا البحث تصميم هوائي ثنائي القطب كهرومغناطيسى ذو نطاق ترددى عريض واستقطاب دائرى لتطبيقات أبراج المحمول. تم تقديم ترتيبات مصفوفات مختلفة من الهوائي تتمن مصفوفات مستوية ومنشورية مربعة ومنشورية سداسية في الاعتبار. كل وجه من المنشور يحتوي على مجموعة فرعية تضم 2×2 هوائيات ثنائية القطب. حيث تتميز كل مصفوفة بتوجيه الشعاه الصادر من الهوائى فى عدة اتجاهات مختلفة بكسب عالى واستقطاب دائرى مما يعطى حرية لحركة الجهاز المستقبل. كل مصفوفة فرعية على وجه المنشور يعطى مدى ترددى للمقاومة واسع بنسبة 73.7 ٪ ، وكسب أقصى قدره يصل الى 16.6 ديسيبل ، وعرض نطاق الاستقطاب الدائرى الى 78.2 ٪. يعتمد توجيه الشعاع الصادر على تغيير تردد البلازما لهوائي ثنائى القطب الكهرومغناطيسى. خلال البحث تم
الأبحاث والمراجع
قامت الدكتورة هند خلال الفترة من 2007 الى الان تم نشر اكثر من 129 بحث علمي في مجلات ومؤتمرات علمية محلية ودوليه – ونشر عدد 8 كتب علمية تابعة لاحد دور النشر العالمية.
فيما يلي بيان لحصر هذه الكتب والابحاث:
الكتب العلمية
نشر عدد 8 كتب علمية في واحد من دور النشر العالمية منهم.
LAP LAMBRET Academic Publishing, AV Akademikerverlag GmbH & Co. ,Deutschland/Germany
المجلات العلمية
تم نشر عدد 68 بحث فى مجلات دولية منهم 59 بحث في مجلات مصنفة ISI indexed
المؤتمرات العلمية
تم نشر عدد 52 بحث علمي في مؤتمرات علمية محلية ودوليه جميعها IEEE Conferences
