Les métamatériaux conçus Activer Antennes remarquablement faible

Published on January 26, 2010 at 5:44 PM

Dans une avance qui pourrait intéresser branche Q, les fabricants de gadgets de James Bond, le National Institute of Standards and Technology (NIST) et des partenaires de l'industrie et les universités ont conçu et testé des antennes expérimentales qui sont très efficaces et pourtant une fraction de la taille des systèmes d'antenne standard avec des propriétés comparables.

Cette antenne Z testé à l'Institut National des Standards and Technology est plus petite qu'une antenne standard avec des propriétés comparables. Son rendement élevé est dérivé de "l'élément Z" à l'intérieur du carré qui agit comme un métamatériau, grandement amplifier le signal envoyé sur les ondes. Le carré est de 30 millimètres de côté. Crédit: C. Holloway / NIST

Les antennes roman peut être utile dans toujours plus réduite et la prolifération des systèmes sans fil tels que les dispositifs de communication d'urgence, les micro-capteurs et portables pénétrant le sol des radars à la recherche de tunnels, des cavernes et d'autres caractéristiques géophysiques.

Ingénieurs du NIST travaille avec des scientifiques de l'Université d'Arizona (Tucson) et Boeing Research & Technology (Seattle, WA) aux antennes de conception intégrant métamatériaux-matériaux d'ingénierie avec le roman, souvent microscopiques, des structures à produire des propriétés inhabituelles. Les nouvelles antennes rayonnent autant que 95 pour cent d'un signal radio d'entrée et pourtant défient les paramètres de conception normale. Antennes standard doivent être au moins la moitié de la taille de la longueur d'onde du signal de fonctionner efficacement; à 300 MHz, par exemple, une antenne aurait besoin d'être un demi-mètre de long. Les antennes expérimentales sont aussi petits que un cinquantième de la longueur d'onde et pourrait encore se contracter.

Dans leur dernier appareil prototype, l'équipe de recherche * utiliser une antenne en fil métallique imprimé sur un petit carré de cuivre mesurant moins de 65 millimètres de côté. L'antenne est connectée à une source de signal. Monté sur le dos de la place est un "élément Z" qui agit comme un métamatériau-une bande en forme de Z de cuivre avec un inducteur (un appareil qui stocke l'énergie magnétique) dans le centre (voir photo).

«Le but d'une antenne est de lancer énergie dans l'espace libre", explique le NIST ingénieur Christopher Holloway, «Mais le problème avec des antennes qui sont très petits par rapport à la longueur d'onde est que la plupart des signaux obtient juste réfléchie vers la source. Les métamatériaux rend l'antenne se comporte comme si elle était beaucoup plus grand qu'il est vraiment, parce que la structure de l'antenne d'énergie des magasins et le re-rayonne. "Conceptions d'antennes classiques, Holloway dit, obtenir un effet similaire en ajoutant encombrants" réseau d'adaptation "aux composants augmenter l'efficacité, mais le système métamatériaux peuvent être rendus beaucoup plus petits. Encore plus intriguant, Holloway dit, "ces métamatériaux sont beaucoup plus« agiles en fréquence. Il est possible que nous pourrions accorder à travailler à n'importe quelle fréquence nous voulons, à la volée », à un degré n'est pas possible avec les conceptions classiques.

Les antennes ont été conçus à Z de l'Université de l'Arizona et fabriquée et partiellement mesuré à Boeing Research & Technology. Les mesures d'efficacité énergétique ont été réalisées dans les laboratoires du NIST à Boulder, Colorado Les recherches en cours est parrainé par la Defense Advanced Research Projects Agency.

* RW Ziolkowski, P. Jin, le juge Nielsen, MH Tanielian et CL Holloway. Conception et vérification expérimentale des antennes Z à des fréquences UHF. Antennes sans fil IEEE PROPAG. Lett., 2009 vol. 8, p. 1329-1332.

Last Update: 9. October 2011 12:51

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit