利用柔順機(jī)構(gòu)的可重構(gòu)天線問(wèn)世

訊石光通訊網(wǎng) 2023/2/14 10:58:41

  ICC訊 可重構(gòu)天線是未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(如6G)不可或缺的一部分。但目前的許多可重構(gòu)天線設(shè)計(jì)存在不足:它們?cè)诟邷鼗虻蜏叵聼o(wú)法正常工作,存在功率限制,或者需要定期維修。為了克服這些缺點(diǎn),美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員將電磁鐵與柔順機(jī)構(gòu)相結(jié)合,推出了其概念驗(yàn)證可重構(gòu)貼片天線。研究成果發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。

研究人員設(shè)計(jì)的可重構(gòu)天線原型。圖片來(lái)源:美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)

  符合柔順機(jī)制的物體可被設(shè)計(jì)成向某個(gè)方向反復(fù)彎曲,并能經(jīng)受住惡劣環(huán)境。當(dāng)應(yīng)用于可重構(gòu)天線時(shí),柔順機(jī)構(gòu)使天線臂能以可預(yù)測(cè)的方式彎曲,這反過(guò)來(lái)又在不使用鉸鏈或軸承的情況下改變了它的工作頻率。

  研究人員介紹說(shuō),就像變色龍觸發(fā)皮膚上的微小隆起移動(dòng),從而改變它的顏色一樣,一個(gè)可重構(gòu)天線可改變它的頻率,從低到高再回到原來(lái)的頻率,只需配置它的機(jī)械特性,就能在柔順機(jī)構(gòu)的作用下實(shí)現(xiàn)。受日本折紙藝術(shù)啟發(fā),利用柔順機(jī)構(gòu)理論設(shè)計(jì)的“折紙?zhí)炀€”雖可重構(gòu),但其在堅(jiān)固性、長(zhǎng)期可靠性和高功率處理能力方面表現(xiàn)較差。如果不精心設(shè)計(jì),這些類型的設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)將受到環(huán)境和操作壽命的限制。

  此次,研究團(tuán)隊(duì)使用商業(yè)電磁模擬軟件繪制并設(shè)計(jì)了一個(gè)圓形虹膜貼片天線原型。然后,他們對(duì)其進(jìn)行3D打印,并在電波暗室中測(cè)試了它的疲勞故障以及頻率和輻射模式保真度。

  該原型只比人類手掌略大一點(diǎn),其設(shè)計(jì)目標(biāo)是演示特定的頻率。對(duì)于高頻應(yīng)用,這項(xiàng)技術(shù)可擴(kuò)展到集成電路級(jí)別;對(duì)于低頻應(yīng)用,則可擴(kuò)大尺寸。

  研究人員表示,該成果將柔順機(jī)構(gòu)作為整個(gè)電磁學(xué)領(lǐng)域的一種新設(shè)計(jì)范式,這可能是一個(gè)全新的設(shè)計(jì)領(lǐng)域分支,將會(huì)帶來(lái)令人興奮的應(yīng)用。

新聞來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

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