طور الباحثون في جامعة تكساس دارة بسيطة نسبياً، تسمح للهواتف الذكية والأجهزة اللاسلكية بإرسال واستقبال البيانات بأضعاف السرعة الحالية.
تسمح هذه الدارة لجهاز كالراديو بإرسال واستقبال إشارات على القناة نفسها وفي وقتٍ واحد – وهذا ما يُسمى بالاتصالات “مُزدوجة الاتجاه Full-duplex”. هذا ما يؤدي إلى مضاعفة معدل نقل المعلومات بشكلٍ لاسلكي.
يتوجب على أجهزة الراديو الحالية إجراء عمليات الإرسال والاستقبال في أزمنة مُختلفة لتجنب إلغاء الإشارات الواردة، من قبل الإشارات التي يقومون بإرسالها. على سبيل المثال، عندما يتم وصل الهاتف الذكي إلى الإنترنت عبر الأبراج الخليوية، يتحرك جهاز الراديو الخاص فيه ذهاباً وإياباً بين الإرسال والاستقبال، كأي شخصين يجرون مُحادثة ويتبادلون الأدوار بين التّحدث والاستماع.
تستطيع الدارة الجديدة – المعروفة باسم “دوارة Circulator” – عزل الإشارات الواردة إلى الجهاز من التي يتم إرسالها منه، فتعمل كمُرّشح انتقائي بين هوائي الجهاز ودارات الراديو. تُعتبر هذه الدارات “الدوارة” جزء أساسي من أنظمة الرادارات، لكن وإلى الآن دائماً ما يتم صناعتها باستخدام مغانط قوية مصنوعة من معادن أرضية نادرة، مما يجعلها ضخمة وغير مناسبة للوحات الدارات داخل أجهزة مثل الحواسيب المحمولة والهواتف الذكية.
يتجنب التصميم الجديد استخدام المغانط، ويستخدم عناصر دارات تقليدية. “إنها قليلة التكلفة، مُدمجة وخفيفة،” يقول Andrea Alù، مساعد البروفيسور الذي ترأس هذا العمل. “إنها مثالية للهواتف النقالة.”
يُمكن بسهولة تصغير الجهاز الذي يبلغ عرضه سنتمترين وإضافته إلى الأجهزة بتعديلٍ صغير في التصميم. “هذا قطعة فردية تضعها خلف الهوائي.”
يبدو تصميم Alù للدارة الدوارة، كدائرة مرور بثلاث طُرق، في هيئة أسلاك تدخل عليها. تعبر الإشارات أثناء دخولها أو خروجها أياً من تلك الأسلاك. لكن يجبر عنصر من الدارة يُدعى “المرنان Resonator”، والذي يتوضع حول الدائرة، الإشارة للمرور حول الدائرة باتجاه عقارب الساعة.
وعندما يوصل هوائي لاسلكي لجهازٍ ما إلى واحدة من تلك الأسلاك الداخلة على الدائرة، تُعزل الإشارة التي تم استقبالها للتو، وهذا سيؤدي لعزل الإشارات التي تم استقبالها، من تلك التي يولدها الجهاز للإرسال.
“هذا وبكل تأكيد تقدمٌ بحثي واضح،” يقول Philip Levis، مساعد بروفيسور في جامعة ستانفورد. “إنها طريقة جديدة للغاية لحل مشكلة قديمة للغاية، وتحتوي على نتائج جيدة جداً”. مع ذلك لا يزال يرى Levis وجود عمل لتحويل هذه السابقة إلى شيء عمليّ من أجل نطاقات التردد الواسعة المُستخدمة لخدمات Wi-Fi، الاتصالات الخلوية، والاتصالات الأخرى.
يقول Alù أن هذه الدارة يمكن تعديلها بسهولة للعمل على نطاقٍ واسع من الترددات، وأنه يستكشف الخيارات لعرض التّصميم الجديد على الإعلام. يمكن للدائرة، على سبيل المثال، المساعدة في تبسيط وتحسين التكنولوجيا التي يجري اختبارها من قبل الولايات المتحدة وبعض الدول الأوروبية كناقلات خلوية التي تستخدم مزيجاً من البرامج والأجهزة لسماح وجود راديو مُزدوج الاتجاه.
يقول Joel Brand، نائب رئيس قسم إدارة المنتجات في الشركة الناشئة Kumu Networks، التي تطور هذه التكنولوجيا، أن الجهاز الجديد قد يكون بالفعل مفيد. “سنكون سعداء باستغلال ذلك،” كما يقول.
للاطلاع على الورقة البحثية المنشورة في مجلة Nature: اضغط هنا.
المصدر: [MIT Technology Review]
