Os metamateriais engenharia Habilitar Antenas notavelmente pequeno

Published on January 26, 2010 at 5:44 PM

Em um avanço que possam interessar Q-Branch, os fabricantes de gadget para James Bond, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e parceiros da indústria e da academia têm desenvolvido e testado antenas experimentais, que são altamente eficientes e, ainda assim uma fração do tamanho de sistemas de antena padrão com propriedades comparáveis.

Esta antena Z testados no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia é menor do que uma antena padrão com propriedades comparáveis. Sua alta eficiência é derivada do "elemento Z" dentro do quadrado que funciona como um metamaterial, muito impulsionar o sinal enviado pelo ar. A praça é de 30 milímetros de lado. Crédito: C. Holloway / NIST

As antenas romance pode ser útil em cada vez menor e proliferando sistemas sem fio, como dispositivos de comunicações de emergência, micro-sensores e portáteis radares de penetração no solo para procurar túneis, cavernas e outras características geofísicas.

NIST engenheiros estão trabalhando com cientistas da Universidade do Arizona (Tucson) e Boeing Research & Technology (Seattle, Washington) para antenas de metamateriais projeto incorporando-materiais de engenharia com o romance, muitas vezes microscópicas, as estruturas para produzir propriedades incomuns. O irradiar novas antenas tanto quanto 95 por cento de um sinal de rádio de entrada e ainda desafiam parâmetros de projeto normal. Antenas padrão precisa ser, pelo menos, metade do tamanho do comprimento de onda de sinal para operar de forma eficiente; a 300 MHz, por exemplo, uma antena teria que ser meio metro de comprimento. As antenas experimentais são tão pequenas quanto 1 / 50 de um comprimento de onda e poderá diminuir ainda mais.

Em seu mais recente protótipo de dispositivo, * a equipe de pesquisa usaram uma antena de fio de metal impresso em uma pequena praça de cobre medindo menos de 65 milímetros de lado. A antena é ligado a uma fonte de sinal. Montada na parte traseira do quadrado é um "elemento Z" que atua como um metamaterial, uma faixa em forma de Z de cobre com um indutor (um dispositivo que armazena energia magnética), no centro (ver foto).

"O propósito de uma antena é lançar energia para o espaço livre", explica o engenheiro NIST Christopher Holloway, "Mas o problema com antenas que são muito pequenos em comparação com o comprimento de onda é que a maioria do sinal só fica refletida de volta para a fonte. O metamaterial faz a antena se comporta como se fosse muito maior do que realmente é, porque a antena estrutura armazena energia e re-irradia-lo. "Projetos de antenas convencionais, Holloway diz, conseguir um efeito semelhante, adicionando volumosos" matching rede "componentes para aumentar a eficiência, mas o sistema metamaterial pode ser feito muito menor. Ainda mais intrigante, Holloway diz: "Esses metamateriais são muito mais 'frequência ágil." É possível que poderia ajustá-los para trabalhar em qualquer freqüência que queremos, on the fly ", a um grau não é possível com projetos convencionais.

As antenas Z foram projetadas na Universidade do Arizona e fabricado e parcialmente medido a Boeing Research & Technology. As medidas de eficiência energética foram realizados em laboratórios do NIST em Boulder, Colorado A investigação em curso é patrocinado pela Defense Advanced Research Projects Agency.

* RW Ziolkowski, P. Jin, JA Nielsen, MH Tanielian e CL Holloway. Design e verificação experimental de antenas Z em freqüências UHF. Antenas sem fios IEEE Propag. Lett., 2009 vol. 8, p. 1329-1332.

Last Update: 9. October 2011 21:29

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