利用柔順機構的可重構天線(xiàn)問(wèn)世

  ICC訊 可重構天線(xiàn)是未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò )系統（如6G）不可或缺的一部分。但目前的許多可重構天線(xiàn)設計存在不足：它們在高溫或低溫下無(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)，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員將電磁鐵與柔順機構相結合，推出了其概念驗證可重構貼片天線(xiàn)。研究成果發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。

研究人員設計的可重構天線(xiàn)原型。圖片來(lái)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計成向某個(gè)方向反復彎曲，并能經(jīng)受住惡劣環(huán)境。當應用于可重構天線(xiàn)時(shí)，柔順機構使天線(xiàn)臂能以可預測的方式彎曲，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)可重構天線(xiàn)可改變它的頻率，從低到高再回到原來(lái)的頻率，只需配置它的機械特性，就能在柔順機構的作用下實(shí)現。受日本折紙藝術(shù)啟發(fā)，利用柔順機構理論設計的“折紙天線(xiàn)”雖可重構，但其在堅固性、長(cháng)期可靠性和高功率處理能力方面表現較差。如果不精心設計，這些類(lèi)型的設備在現場(chǎng)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計了一個(gè)圓形虹膜貼片天線(xiàn)原型。然后，他們對其進(jìn)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(lèi)手掌略大一點(diǎn)，其設計目標是演示特定的頻率。對于高頻應用，這項技術(shù)可擴展到集成電路級別；對于低頻應用，則可擴大尺寸。

  研究人員表示，該成果將柔順機構作為整個(gè)電磁學(xué)領(lǐng)域的一種新設計范式，這可能是一個(gè)全新的設計領(lǐng)域分支，將會(huì )帶來(lái)令人興奮的應用。