כיוון חדש: תקשורת אלחוטית בתדר אולטרא-נמוך

פורסם ב-דצמבר 22, 2016

DARPA הקציבה 23 מיליון דולר לפיתוח אנטנות המבוססות עקרון של זעזועים מכניים, המאפשרים לייצר גל נושא אלקטרומגנטי בטווח התדרים 3kHz-30kHz

Share via Whatsapp

הסוכנות האמריקאית למחקרי ביטחון מתקדמים (DARPA) יוזמת פרוייקט טכנולוגי חדש במטרה לפתח שיטת תקשורת אלחוטית אשר תפעל לטווחים ארוכים מאוד ותהיה יעילה גם מתחת לפני המים ומתחת לאדמה. הטכנולוגיה החדשה מיועדת לספק ערוץ תקשורת יעיל עם צוללות, חיילים במבצעםי מרוחקים ורובוטים תת-קרקעיים

הפרוייקט החדש, בשם Mechanically Based Antenna – AMEBA, יוצג בפני בפני חברות בטיחוניות אמריקאיות בתחילת חודש ינואר. הסוכנות האמריקאית היקצתה לתוכנית תקציב כולל של  23 מיליון דולר. המטרה היא לפתח טכנולוגיית תקשורת אלחוטית בתדרים נמוכים מ-30kHz, על-מנת לאפשר לשידורים לחדור דרך האדמה ודרך שכבות של מים.

כיוון חדש: תקשורת אלחוטית בתדר אולטרא-נמוך
הטכנולוגיה החדשה תאפשר תקשורת עם צוללות ועם רובוטים תת-קרקעיים

המשרד למיקרואלקטרוניקה העומד מאחורי הפרוייקט, מחפש הצעות חדשניות לבניית אנטנות שידור מכניות המייצרות גל נושא בתדרים נמוכים מאוד. המשרד מעוניין בעיקר בתדרים הנמוכים מאוד של 300Hz-3kHz, אשר הוכיחו יכולת לחדור דרך תווך מוליך, כמו מים, אדמה, מתכת, סלעים ובניינים. בשלב הראשון היעד הוא לרדת מתדר של 30kHz.

אתגר טכנולוגי קשה במיוחד

לתדרים אלה יש יתרון נוסף, ודווא באוויר החופשי: ההשפעה של שכבת האטמוספירה הנמוכה על קרינה אלקטרומגנטית בתדרים האלה (Very Low Frequency – VLF) דומה להשפעה של מוליכי גלים (waveguide) על קרינה בתדרים גבוהים. פירוש הדבר שניתן לשדר ולקלוט שידורים באוויר ממרחקים גדולים מאוד. אולם אורך הגל שלהם נמדד באלפי מטרים, ולכן קשה מאוד לייצר אנטנות קליטה הולמות. כך למשל, אורך הגל האלקטרומגנטי של שידור בתדר של 10kHz הוא 30 ק”מ. קשה מאוד לבנות אנטנה ברוחב של 30 ק”מ.

כך למשל, בתקופת המלחמה הקרה הצי האמריקאי בנה אנטנת שידור וקליטה בתדרי VLF בחצי-אי נידח במדינת מיין כדי לתקשר עם צוללות ששהו מתחת למים.  כדי לעמוד במשימה נידרשו בנייה של 26 מגדלי שידור בגובה של יותר מ-300 מטר כל אחד, במתחם בשטח כולל של כ-800 אלף מ”ר.

הפתרון: אנטנות רוטטות

במסגרת פרוייקט AMEBA, מבקשת DARPA להשיג את המטרה באמצעות משדרים מסוג חדש הצורכים הספק שהוא נמוך מ-20W, ושוקלים פחות מ-10 ק”ג. כלומר מתאימים למערכת הנישאת על-ידי חייל. כדי לעמוד במשימה הזו, הפרוייקט מתמקד בגישה חדשה לגמרי בתחום אנטנות השידור והקליטה האלחוטיות: זעזוע מכני של גוף בעל מטען חשמלי מקוטב (דיפול), באופן אשר ייצר גל נושא אלקטרומגנטי בתדר נמוך מאוד.

הדבר הזה דורש ביצוע פרוייקטי מחקר בסיסיים מאוד לפיתוח חומרים חדשים בעלי תכונות מגנטיות מיוחדות. תכנון צורות ומבנים מיוחדים שיאפשרו לשדר את האותות החשמליים ופיתוח טכנולוגיות מכניות המאפשרות להזיז מגנטים ומוליכים חשמליים בקצבים המייצרים אותות RF.

“בעיית התקשורת הניידת בתדרים נמוכים היתה כל כך קשה לפתרון, שכמעט ולא נעשתה בה התקדמות בשנים האחרונות”, הסביר מנהל פרוייקט האנטנה המכנית ב-DARPA, טרוי אולסון. “פרוייקט AMEBA צפוי לשנות את המצב הזה. מאמץ של חדשנות בתחום הזה ייתן ללוחמים שלנו ערוץ תקשורת חדש וחשוב ביותר, שלא עמד ברשותם לפני-כן”.

לפרטים ומידע נוסף: AMEBA

פורסם בקטגוריות: Wireless , כללי