https://spectrum.ieee.org/tech-talk/telecom/wireless/new-antenna-uses-saltwater-to-achieve-multiple-beamsteering-states
20 сентября 2019 г.
Новая антенна использует соленую воду и пластик для управления радиолучами
Антенны на жидкой основе имеют уникальные преимущества перед металлическими
By Michelle Hampson
Новая антенна, которая использует морскую воду и пластмассу вместо металла для формирования диаграммы направленности радиосигналов, может упростить построение сетей, которые используют сигналы VHF и UHF.
Возможность сфокусировать энергию радиосигнала на конкретном приемнике означает, что вы можете увеличить дальность и эффективность передачи. Если вы знаете местоположение приемника и уверены, что он останется на месте, вы можете просто использовать антенну, которая имеет форму, позволяющую излучать энергию в одном нужном направлении. Но если местоположение приемника неизвестно, или он движется, или если вы хотите переключиться на другой приемник, то все становится сложно. В этом случае инженеры часто прибегают к методике, называемой управлением или формированием диаграммы направленности, и применение этой методики является одним из ключевых механизмов, лежащих в основе развертывания сетей 5G.
Система управления позволяет регулировать фокус антенны без необходимости перемещать ее в пространстве. Она включает в себя настройку относительных фаз радиоволн в антенне: эти волны подавляются в нежелательных направлениях и усиливаются в том направлении, в котором вы хотите его отправить. Также возможны и другие различные - например, вам может потребоваться более широкий луч, если вы посылаете один и тот же сигнал нескольким приемникам в заданном направлении, или более узкий луч, если вы хотите связаться только с одним из них.
Теперь исследователи разработали усовершенствованную жидкостную антенную систему, которая опирается на легко доступный ингредиент: соленую воду.
Безусловно, это не первая жидкостная антенна: антенны, которые используют жидкость для передачи и приема радиосигналов, могут быть полезны в ситуациях, когда требуются частоты VHF и UHF (частоты от 30 мегагерц до 3 гигагерц). Они имеют тенденцию быть небольшими, прозрачными и более реконфигурируемыми, чем обычные металлические антенны. По этим причинам они исследуются в некоторых приложенях Интернета вещей (IoT) и 5G.
Жидкие антенны, которые используют солёную воду, имеют еще больше преимуществ, так как основное вещество легко доступно, недорого и экологично. На сегодняшний день было разработано несколько антенн на основе морской воды, но эти конструкции ограничены в том, насколько легко можно управлять и изменять диаграмму направленности.
Тем не менее, в недавней публикации в IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters исследователь Lei Xing и ее коллеги из Колледжа электронного и информационного машиностроения при Нанкинском университете аэронавтики и астронавтики в Китае предложили новую антенну на основе соленой воды, которая имеет возможность работать в 12 направлениях либо имеет круговую диаграмму направленности. Её конфигурация обеспечивает полное управление направлением излучения на 360 градусов и работает на частотах от 334 до 488 МГц.
Предлагаемая конструкция состоит из круглой плоскости заземления с 13 прозрачными акриловыми трубками, которые могут быть заполнены соленой водой по запросу. Одна трубка расположена в центре, чтобы действовать как управляемый излучатель (радиосигнал подается через медный диск в основании трубки). Вокруг него расположены 12 управляемых вибраторов. Когда возбуждается только управляемый элемент, это создает всенаправленный сигнал. Но 12 оставшихся вибраторов, когда они заполнены солёной водой, работают вместе, чтобы действовать как отражатели и менять направление передаваемого сигнала.
«Самая сложная часть проектирования этой антенны заключается в том, как эффективно и действенно контролировать заполненные водой вибраторы», - объясняет Xing. Для этого ее команда разработала систему контроля жидкости с использованием микронасосов, которые, по ее словам, могут применяться к другим жидкостным антеннам или антенным решеткам.
«Привлекательная особенность использования водных вибраторов заключается в том, что как высота воды, так и статус активации могут динамически настраиваться, что придаёт им высокую степень гибкости, по сравнению с металлическими антеннами», - объясняет Xing. «Что еще более важно, антенна может быть полностью «выключена», когда она не используется».
Когда антенна полностью выключена и опустошена, она почти не обнаруживается с помощью радара. Такого эффекта трудно достичь с помощью металлических антенн.
По словам Xing, рабочий диапазон новой антенны от 334 МГц до 488 МГц делает ее многообещающей для применения на очень высоких частотах, в т.ч. в IoT. Она отмечает, что одним из слабых мест антенн на основе соленой воды является то, что диэлектрическая проницаемость соленой воды (мера ее взаимодействия с электрическими полями) чувствительна к изменению температуры. Xing говорит, что планирует продвигаться дальше в исследованиях различных конструкций на основе жидкости в качестве антенн.
20 сентября 2019 г.
Новая антенна использует соленую воду и пластик для управления радиолучами
Антенны на жидкой основе имеют уникальные преимущества перед металлическими
By Michelle Hampson
Photo: Lei Xing
Новая антенна, которая использует морскую воду и пластмассу вместо металла для формирования диаграммы направленности радиосигналов, может упростить построение сетей, которые используют сигналы VHF и UHF.
Возможность сфокусировать энергию радиосигнала на конкретном приемнике означает, что вы можете увеличить дальность и эффективность передачи. Если вы знаете местоположение приемника и уверены, что он останется на месте, вы можете просто использовать антенну, которая имеет форму, позволяющую излучать энергию в одном нужном направлении. Но если местоположение приемника неизвестно, или он движется, или если вы хотите переключиться на другой приемник, то все становится сложно. В этом случае инженеры часто прибегают к методике, называемой управлением или формированием диаграммы направленности, и применение этой методики является одним из ключевых механизмов, лежащих в основе развертывания сетей 5G.
Система управления позволяет регулировать фокус антенны без необходимости перемещать ее в пространстве. Она включает в себя настройку относительных фаз радиоволн в антенне: эти волны подавляются в нежелательных направлениях и усиливаются в том направлении, в котором вы хотите его отправить. Также возможны и другие различные - например, вам может потребоваться более широкий луч, если вы посылаете один и тот же сигнал нескольким приемникам в заданном направлении, или более узкий луч, если вы хотите связаться только с одним из них.
Теперь исследователи разработали усовершенствованную жидкостную антенную систему, которая опирается на легко доступный ингредиент: соленую воду.
Безусловно, это не первая жидкостная антенна: антенны, которые используют жидкость для передачи и приема радиосигналов, могут быть полезны в ситуациях, когда требуются частоты VHF и UHF (частоты от 30 мегагерц до 3 гигагерц). Они имеют тенденцию быть небольшими, прозрачными и более реконфигурируемыми, чем обычные металлические антенны. По этим причинам они исследуются в некоторых приложенях Интернета вещей (IoT) и 5G.
Жидкие антенны, которые используют солёную воду, имеют еще больше преимуществ, так как основное вещество легко доступно, недорого и экологично. На сегодняшний день было разработано несколько антенн на основе морской воды, но эти конструкции ограничены в том, насколько легко можно управлять и изменять диаграмму направленности.
Тем не менее, в недавней публикации в IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters исследователь Lei Xing и ее коллеги из Колледжа электронного и информационного машиностроения при Нанкинском университете аэронавтики и астронавтики в Китае предложили новую антенну на основе соленой воды, которая имеет возможность работать в 12 направлениях либо имеет круговую диаграмму направленности. Её конфигурация обеспечивает полное управление направлением излучения на 360 градусов и работает на частотах от 334 до 488 МГц.
Предлагаемая конструкция состоит из круглой плоскости заземления с 13 прозрачными акриловыми трубками, которые могут быть заполнены соленой водой по запросу. Одна трубка расположена в центре, чтобы действовать как управляемый излучатель (радиосигнал подается через медный диск в основании трубки). Вокруг него расположены 12 управляемых вибраторов. Когда возбуждается только управляемый элемент, это создает всенаправленный сигнал. Но 12 оставшихся вибраторов, когда они заполнены солёной водой, работают вместе, чтобы действовать как отражатели и менять направление передаваемого сигнала.
«Самая сложная часть проектирования этой антенны заключается в том, как эффективно и действенно контролировать заполненные водой вибраторы», - объясняет Xing. Для этого ее команда разработала систему контроля жидкости с использованием микронасосов, которые, по ее словам, могут применяться к другим жидкостным антеннам или антенным решеткам.
«Привлекательная особенность использования водных вибраторов заключается в том, что как высота воды, так и статус активации могут динамически настраиваться, что придаёт им высокую степень гибкости, по сравнению с металлическими антеннами», - объясняет Xing. «Что еще более важно, антенна может быть полностью «выключена», когда она не используется».
Когда антенна полностью выключена и опустошена, она почти не обнаруживается с помощью радара. Такого эффекта трудно достичь с помощью металлических антенн.
По словам Xing, рабочий диапазон новой антенны от 334 МГц до 488 МГц делает ее многообещающей для применения на очень высоких частотах, в т.ч. в IoT. Она отмечает, что одним из слабых мест антенн на основе соленой воды является то, что диэлектрическая проницаемость соленой воды (мера ее взаимодействия с электрическими полями) чувствительна к изменению температуры. Xing говорит, что планирует продвигаться дальше в исследованиях различных конструкций на основе жидкости в качестве антенн.
Комментариев нет:
Отправить комментарий
Извините, в связи с огромным количеством спама, все ваши комментарии могут появляться с небольшой задержкой.
Буду рад, если вы не забудете подписаться под своим комментарием :)