Trådløs trend kræver radiofrekvensinnovation

De radiobølger, der engang var domineret af radio- og tv-udsendelser, summer nu af radiofrekvenssignaler (RF) fra mobiltelefoner, satellitforbindelser, navigationssystemer og meget mere. For forskerne og ingeniørerne hos QinetiQ, en global forsvars- og sikkerhedsvirksomhed med hovedkvarter i Storbritannien, er RF-spektret meget mere end blot en informationsbærende ressource: de arbejder på at forstå radiobølgernes natur og deres udbredelse, undersøge og udnytte virkningerne af usædvanlige RF-miljøer og finde nye måder at manipulere radiobølger for at designe og bygge innovative trådløse systemer.

Et sådant eksempel er udviklingen af ​​langrækkende trådløs strømoverførsel, som er ved at blive udforsket af QinetiQs tekniske specialister til at levere strøm i nødberedskab og katastrofehjælpsscenarier, fylde batterierne i droner og andet mobilt udstyr og endda til at udstråle solenergi genereret i rummet tilbage til Jorden. Et andet fokusområde er formulering og test af nye materialer, der absorberer eller reflekterer radiobølger, minimerer radarprofilen af ​​militært udstyr og personel og dermed reducerer deres chance for opdagelse.

"Vi leder efter forskere og ingeniører, der virkelig ønsker at forstå og udforske fysikken i RF-spektret," siger Richard Hoad, Global Capability Area Leader inden for QinetiQ's Group Technology and Operational Excellence-funktion. "Radiobølger er den vigtigste måde, vi kommunikerer og interagerer med fjerntliggende platforme på, og vi leder efter folk, der ønsker at bruge deres tekniske viden og færdigheder til at undersøge og udvikle nye trådløse løsninger."

QinetiQs aktiviteter strækker sig over hele spektret af radiofrekvenser og signalstyrker, lige fra laveffekt radiobølger, der typisk bruges til navigations- og kommunikationssystemer til defensive platforme, der udnytter højeffekt elektromagnetiske stråler til at deaktivere elektronik og eksplosive enheder eller til at forstyrre hurtigtkørende køretøjer såsom droner. Udover at finde nye måder at bruge radiobølger som transmissionsmedie på, er arbejdet også fokuseret på at beskytte kritiske radiosignaler mod interferens eller jamming, forhindre ekstreme RF-miljøer i at påvirke ydeevnen af ​​elektronikudstyr og sikre, at nye RF-systemer kan betjenes sikkert og uden at påvirke de signaler, der bruges af andre trådløse teknologier.

"At gå trådløst giver masser af ekstra udfordringer, som vi konstant arbejder på at løse, såsom at undgå interferens og håndtere sikkerhedsrisici," siger Hoad. "Der er også en tendens til at bruge højere frekvenser, op i terahertz-regimet, som rykker teknologigrænserne og præsenterer nye og spændende problemer for os at arbejde på."

Med flere hundrede RF-specialister, der arbejder på tværs af QinetiQs steder i Storbritannien, USA og andre internationale lokationer, er der masser af muligheder for deres tekniske specialister til at blive involveret i forskellige projekter og problemer. "QinetiQ er på mange måder en samling af små og specialiserede teams," kommenterer Barney Petit, som leder en gruppe i Farnborough, Storbritannien, der undersøger de fysikrelaterede effekter af RF-bølger. "Det giver os mulighed for at samarbejde med kolleger, der arbejder på tværs af en bred vifte af tekniske områder, hvilket gør arbejdet utroligt varieret og interessant."

I mange tilfælde er hovedfokus for Petit og hans team at beskytte kritiske elektroniske systemer mod virkningerne af usædvanlige RF-miljøer, såsom dem forårsaget af elektromagnetiske impulser eller solaktivitet. Men de arbejder også på at skabe nye RF-miljøer til applikationer såsom trådløs strømoverførsel eller rettet energisystemer, med et særligt fokus på at sikre, at disse højeffektplatforme kan implementeres sikkert. "De usædvanlige RF-miljøer skabt af disse systemer kan ikke vurderes på samme måde som konventionelle trådløse signaler," siger Petit. "Vi har arbejdet med uafhængige organisationer for at forstå sikkerheden af ​​disse systemer, og hvordan de kan eksistere sammen med andre kommunikations- og sikkerhedskritiske elektronikteknologier."

Faktisk involverer næsten alt arbejdet for Petit og hans team en form for samarbejde. "Vi har arbejdet med akademiske forskerhold for at designe nogle af de antenner, vi bruger til at simulere disse RF-miljøer, plus vi leverer konsulentydelser til den kommercielle sektor," siger han. "Som et eksempel har vi for nylig arbejdet med et energiselskab i Skandinavien for at forstå, hvordan RF-strålingen, der genereres af rumvejr, bliver koblet ind i de lange elektriske kabler i strøminfrastrukturen."

De fleste af projekterne kræver en eller anden form for laboratoriebaseret testning, ofte ved hjælp af semi-ekkofri testkamre i Farnborough og lejlighedsvis et meget større lydløst kammer, administreret af QinetiQ og ejet af Forsvarsministeriet, der kan rumme et helt fly. Sofistikerede analytiske teknikker bruges også rutinemæssigt til at give mening i målingerne og udvikle numeriske modeller af forskellige RF-effekter og systemer.

Udendørs eksperimenter er også nødvendige for at teste og evaluere nye trådløse teknologier, hvilket kræver, at laboratorieresultater og numeriske modeller oversættes til realistiske og virkelige øvelser, der adresserer hver enkelt kundes specifikke udfordringer. I nogle tilfælde bliver specialistkompetencerne i teamet også opfordret til at imødekomme presserende operationelle behov, såsom et nyligt krav om at forstå og afbøde sameksistensfarerne ved kontradronesystemer.

For mange tekniske specialister som Petit tilbyder QinetiQ den ideelle kombination af videnskabelig udfordring og muligheden for at blive involveret i en bred vifte af projekter og opgaver. "Det er altid anderledes, det er altid interessant, og det er altid udfordrende," siger han. "Personerne i QinetiQ brænder for videnskab og teknik, og de er alle fokuserede på at forstå og løse problemer for at drive teknisk innovation og løse kundeproblemer."

Med forsvars- og sikkerhedssektoren i stigende grad i retning af trådløse teknologier, er der en stigende efterspørgsel inden for QinetiQ efter fysikere og ingeniører, der kan sondere, evaluere og manipulere egenskaberne af RF-bølger. "Vores arbejde er blevet ved med at udvide sig, efterhånden som verden er blevet mere afhængig af både trådløse og elektroniske systemer," siger Petit. "Vi har masser af arbejde for folk at udføre, og vi søger at udfylde alle typer roller på tværs af RF-domænet."

Mens nye rekrutter sandsynligvis ikke har direkte erfaring med specialistarbejdet hos QinetiQ, bør forskere med en baggrund i fysik eller elektroteknik have den grundlæggende viden, der er nødvendig for at udvikle de nødvendige eksperimentelle og analytiske færdigheder. "Vores seniorforskere og ingeniører giver on-the-job-træning for at hjælpe personalet i den tidlige karriere med at lære om specifikke aspekter af arbejdet," forklarer Petit. "Vi har rekrutteret folk fra industrien, som har erfaring med RF-test i et forskningsmiljø, mens alle, der har arbejdet med radar, sandsynligvis har overførbar viden og færdigheder."

Kandidater, der kun lige er i gang med deres karriere, er også velkomne, især dem, der har fået en uddannelse i radar- eller RF-teknik. "De har måske lige afsluttet en læreplads, en grad, en kandidat- eller ph.d.-uddannelse og vil gerne komme ind i en organisation, hvor de kan udvikle deres færdigheder inden for RF-teknik i et videnskabs- og innovationsmiljø," siger Hoad. "Inden for QinetiQ har de fleksibiliteten til at følge deres egne interesser."

Nyuddannede har mulighed for at deltage i QinetiQs to-årige træningsordning, hvor de er baseret i en "hjemme"-virksomhed, mens de tager en række seks måneders praktikpladser inden for andre områder, eller opbygger deres færdigheder og ekspertise inden for et specifikt teknisk team. Men alle i virksomheden har mulighed for at bevæge sig mellem forskellige tekniske områder, efterhånden som deres karriere skrider frem. "Folk kan bevæge sig på tværs af vores brede spektrum af aktivitet," siger Hoad. "Nogen kan starte i højeffekt RF-systemer, for eksempel og derefter bruge den viden i et team, der arbejder på at forstå udbredelsen af ​​radiosignaler, eller omvendt."

QinetiQ tilbyder også masser af muligheder for at opnå yderligere akademiske kvalifikationer og fortsat faglig udvikling. Hoad startede sin karriere som teknisk lærling, hvor han studerede på deltid for først at opnå en kandidatgrad og derefter en doktorgrad, mens Petit i øjeblikket sponsoreres af QinetiQ for at gennemføre et ph.d.-projekt om trådløs strømoverførsel med Queens University Belfast.

De fleste tekniske specialister hos QinetiQ sigter også efter at blive chartrede videnskabsmænd og ingeniører, hvor virksomheden yder støtte til at finansiere medlemsgebyrer, identificere passende mentorer og hjælpe personalet med at opnå de nødvendige færdigheder og erfaring. "Inden for QinetiQ kan du være i kontrol over din egen skæbne," siger Hoad. “Du kan vælge at blive en dyb specialist i en specifik RF-teknologi, eller du kan udvide dit kernefærdighedssæt ved at involvere dig i forskellige projekter og teams. Vi yder støtte til hver enkelt til at finde og udvikle deres egen vej."

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Udmøntning af fremtiden med Adryenn Ashley. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/wireless-trend-demands-radiofrequency-innovation/