科技讯
搜索
  1. 首页
  2. 列表
  3. 科技
  4. 内容详情

消息！可灵活配置频率参数的天线将机械工程和电磁学融合到下一代技术

来源：cnBeta

研究人员创造了顺应机制的可重新配置的天线。可重构天线--那些可以从远处实时调整频率或辐射波束等属性的天线--是未来通信网络系统（如6G）不可或缺的。但目前许多可重构天线的设计可能会有不足之处：它们在高温或低温下会发生故障，有功率限制，或需要定期维修。

为了解决这些限制，宾夕法尼亚州立大学工程学院的电气工程师将电磁铁与顺应机制相结合，这与活页夹或弓箭背后的机械工程概念相同。他们今天（2023年2月13日）在《自然-通讯》杂志上发表了他们的可重构顺应机制的贴片天线的概念验证。

通讯作者Galestan Mackertich-Sengerdy说："顺应机制是一种工程设计，它结合了材料本身的元素，在受力时产生运动，而不是传统的刚体机制，后者需要铰链来运动，支持顺应机制的物体被设计成可以向某个方向反复弯曲，并能承受恶劣的环境。"他既是博士生，也是该学院电气工程和计算机科学学院（EECS）的全职研究员。


(资料图)

当应用于可重新配置的天线时，其可变的臂以可预测的方式弯曲，可以改变其工作频率--不需要使用铰链或轴承。

"就像变色龙触发其皮肤上的小凸点移动，从而改变其颜色一样，可重新配置的天线可以改变其频率，从低到高，再从高到低，只需配置其机械属性，由顺应机制启用，"共同作者、EECS的副研究教授Sawyer Campbell说。

顺应机制的设计取代了现有的折纸设计技术，该技术以日本的折纸艺术命名，是可重新配置的，但在坚固性、长期可靠性和高功率处理能力方面没有同样的优势。

"折纸天线设计以其紧凑的折叠和存储能力而闻名，然后可以在以后的应用中部署，"Mackertich-Sengerdy说。"但是一旦这些折纸折叠结构被部署，它们通常需要一个复杂的加固结构，这样它们就不会扭曲或弯曲。如果不仔细设计，这些类型的设备将在现场遭受环境和操作寿命的限制。"

该团队使用商业电磁模拟软件说明和设计了一个圆形、虹膜状的贴片天线原型。然后他们将其3D打印出来，并在宾夕法尼亚州立大学的消声室中测试其疲劳故障以及频率和辐射模式的保真度。

据研究人员说，尽管原型被设计用于演示的特定频率--只比人的手掌略大，但该技术可以扩展到集成电路水平，用于更高的频率，或增加尺寸用于较低的频率应用。

由于3D打印的兴起，兼容机制的研究越来越受欢迎，它可以实现无尽的设计变化。正是Mackertich-Sengerdy的机械工程背景让他有了将这一特定类别的顺应机制应用于电磁学的想法。

"这篇论文为整个电磁学界引入了顺应机制作为一种新的设计范式，我们预计它将不断发展，"共同作者、EECS的John L. and Genevieve H. McCain讲座教授Douglas Werner说。"它可能是一个全新的设计领域的分支点，具有我们还没有想到的令人兴奋的应用。"

关键词： 3D打印 国创上头条 宾夕法尼亚州

推荐

直播更多》

关闭

资讯更多》

焦点