جهاز استقبال لاسلكي عازل

جهاز الاستقبال اللاسلكي العازل هو نوع من أجهزة استقبال الترددات الراديوية الأمامية، يتميز بانعدام الدوائر الإلكترونية والوصلات المعدنية. يوفر هذا الجهاز مناعة ضد أضرار الإشعاع الكهرومغناطيسي المكثف الناتج عن مصادر النبضات الكهرومغناطيسية (EMP) والموجات عالية الطاقة ( HPM) . يُعرف هذا الجهاز باسم ADNERF (اختصار يُستخدم للدلالة على جهاز استقبال لاسلكي غير إلكتروني عازل بالكامل ) . يُعد ADNERF نوعًا من أجهزة استقبال الموجات الدقيقة المقاومة للنبضات الكهرومغناطيسية ( EMPiRe) .

إن الاتجاه المستمر نحو تصغير حجم المكونات وخفض الجهد في الدوائر المتكاملة يجعل الإلكترونيات الحديثة عرضةً للتلف الناتج عن موجات الميكروويف عالية الطاقة ( HPM ) وغيرها من مصادر الطاقة الموجهة القائمة على الميكروويف. تُحدث هذه المصادر ارتفاعات مفاجئة في الجهد تصل إلى آلاف الفولتات، والتي يمكنها اختراق عازل البوابة في الترانزستور وتدمير الوصلات المعدنية للدائرة. ولتحصين الأنظمة الإلكترونية ضد هذه المخاطر، يجب التخلص من "النقاط الضعيفة" (المعادن والترانزستورات) في واجهة الاستقبال الأمامية التقليدية.

يوضح الشكل 1 المفهوم الأساسي لتقنية الواجهة الأمامية للترددات الراديوية المدعومة بتقنية الفوتونات والمصنوعة بالكامل من مواد عازلة. يعمل هوائي الرنان العازل (DRA) في الواجهة الأمامية كمُركِّز للمجال الكهرومغناطيسي الوارد. عندما يُثير المجال الكهرومغناطيسي رنين هوائي الرنان العازل، يتشكل نمط مجال نمطي داخله. يوضع الرنان الكهروضوئي عند موضع ذروة شدة المجال (الشكل 2). يقوم الرنان الكهروضوئي بتحويل الإشارة الكهرومغناطيسية المُستقبلة إلى إشارة ضوئية مُعدَّلة الشدة، والتي تُنقل بعد ذلك من الواجهة الأمامية للهوائي عبر ألياف بصرية . في الموقع البعيد، تُحوَّل الإشارة مرة أخرى إلى إشارة ترددات راديوية، والتي تُضخَّم وتُعالَج باستخدام التقنيات التقليدية. يُحسِّن تصميم الواجهة الأمامية هذا بشكل كبير عتبة التلف المرتبطة بإشارات الميكروويف عالية الطاقة. كما أن عدم وجود وصلات معدنية يُزيل مصدر العطل الوحيد. بالإضافة إلى ذلك، يُوفر عزل الشحنة الذي تُوفره الوصلة البصرية حماية للدوائر الإلكترونية. يمكن تحقيق حساسية جيدة بفضل تعزيز الإشارة الناتج عن رنين الموجات الميكروية في الرنان العازل الديناميكي (DRA) والرنين البصري في الرنان الكهروضوئي (EO). يجب ألا يكون المجال الكهربائي المُعدِّل ( E _RF ) المُطبَّق على الرنان منتظمًا عبر القرص، وإلا فلن يحدث أي تعديل. ولمنع حدوث ذلك، وُضع الرنان الكهروضوئي خارج مركز محور التناظر للرنان العازل الديناميكي، كما هو موضح في الشكل 2. تم اختيار موقع الرنان الكهروضوئي ليتطابق مع ذروة المجال الكهرومغناطيسي داخل الرنان العازل الديناميكي، والتي تم تحديدها باستخدام محاكاة كهرومغناطيسية ثلاثية الأبعاد. لا يتضمن شكل المجال الموضح في الشكل 2ب وجود الرنان الكهروضوئي. عمليًا، سيؤدي وجود البلورة الكهروضوئية إلى تغيير توزيع المجال.

1. أبرامز، م. فجر القنبلة الإلكترونية. IEEE Spectrum 40 ، 24-30 (2003).
2. RCJ Hsu, A. Ayazi, B. Houshmand and B. Jalali, “ All-Dielectric Photonic-Assisted Radio Front-End Technology, ” Nature Photonics 1 , 535–538 (2007).
3. أ. أيازي، سي جيه هسو، ب. هوشمند، دبليو إتش ستير، وب. جلالي، " جهاز استقبال لاسلكي مدعوم بالفوتونيات العازلة بالكامل "، أوبتكس إكسبريس (2008).
4. برنامج EMPiRe التابع لوكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA).