利用柔順機構(gòu)的可重構(gòu)天線問世

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)計存在不足:它們在高溫或低溫下無法正常工作,存在功率限制,或者需要定期維修。為了克服這些缺點,美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員將電磁鐵與柔順機構(gòu)相結(jié)合,推出了其概念驗證可重構(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)計的可重構(gòu)天線原型。圖片來源:美國賓夕法尼亞州立大學(xué)

  符合柔順機制的物體可被設(shè)計成向某個方向反復(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,柔順機構(gòu)使天線臂能以可預(yù)測的方式彎曲,這反過來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,就像變色龍觸發(fā)皮膚上的微小隆起移動,從而改變它的顏色一樣,一個可重構(gòu)天線可改變它的頻率,從低到高再回到原來的頻率,只需配置它的機械特性,就能在柔順機構(gòu)的作用下實現(xiàn)。受日本折紙藝術(shù)啟發(fā),利用柔順機構(gòu)理論設(shè)計的“折紙?zhí)炀€”雖可重構(gòu),但其在堅固性、長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,這些類型的設(shè)備在現(xiàn)場將受到環(huán)境和操作壽命的限制。

  此次,研究團隊使用商業(yè)電磁模擬軟件繪制并設(shè)計了一個圓形虹膜貼片天線原型。然后,他們對其進行3D打印,并在電波暗室中測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,其設(shè)計目標(biāo)是演示特定的頻率。對于高頻應(yīng)用,這項技術(shù)可擴展到集成電路級別;對于低頻應(yīng)用,則可擴大尺寸。

  研究人員表示,該成果將柔順機構(gòu)作為整個電磁學(xué)領(lǐng)域的一種新設(shè)計范式,這可能是一個全新的設(shè)計領(lǐng)域分支,將會帶來令人興奮的應(yīng)用。

新聞來源:科技日報

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