来源:滚动播报
(来源:中国航空报)
美国华盛顿州立大学的研究人员开发出了一种芯片大小的处理器和3D打印天线阵列,未来有望打造灵活可穿戴的无线系统,并改善汽车、航空航天等各种应用领域的电子通信。研究人员利用3D打印技术、处理器和铜纳米颗粒制成的墨水,打造出这种灵活的天线阵列。
华盛顿州立大学电气工程与计算机科学学院的研究人员表示:“这款概念验证原型为未来的智能纺织品、无人机或飞机通信、边缘传感以及其他需要稳健、灵活和高性能无线系统的快速发展的领域奠定了基础。”
航空和汽车等行业希望能够使用3D打印的柔性或共形天线阵列,因为它们比传统天线阵列更轻、更小、更灵活。例如,无人机可以安装一层天线。
然而,由于材料和制造方式等原因,柔性无线系统的制造成本过高,性能也不如标准天线阵列。当它们移动和弯曲时,例如,在可穿戴电子设备中或飞机机翼振动时,天线会改变形状,从而导致信号错误。
华盛顿州立大学领导的研究团队利用3D打印技术和一种由铜纳米颗粒制成的墨水,制造出即使在弯曲或暴露于高湿度、温度变化和盐分的情况下也能保持稳定的天线。该团队的合作伙伴——来自马里兰大学和波音公司的研究人员开发了这种基于铜纳米颗粒的墨水。
由于精密无线通信需要极高的保真度,研究人员还开发了一种处理器芯片,可以实时校正天线发出的错误信号。研究人员使用这种新开发的处理器来校正3D打印天线中的材料变形,它还可以校正观察到的任何振动。实时执行这项功能使其非常有吸引力,研究人员能够实现阵列的稳健实时波束稳定,这在以前是不可能实现的。
研究人员构建并测试了一个由4根天线组成的轻量级柔性阵列,该阵列在天线移动和弯曲时仍能成功发送和接收信号。这些小型天线功耗低,易于扩展,非常容易在设备上实现。由于它们以瓦片形式构建,这种形式设计可以构建更大的阵列,并且每个瓦片上的处理器芯片都可以独立运行。研究人员能够将4个天线阵列组装在一起,从而形成总共16个天线。(逸文)