工程師設(shè)計下一代非互易天線

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分?？瓶死谞柟こ虒W(xué)院的研究人員設(shè)計了一種天線，它能夠更高效地處理進出無線電波信號，而不需要天線系統(tǒng)中常用的單獨的笨重和昂貴的電氣部件。這項新技術(shù)可能會在未來帶來更快、更便宜和更清晰的電信。

電氣和計算機工程系副教授Andrea Alu與博士后研究員Yakir Hadad和Jason Soric討論了他們的非互惠天線的設(shè)計和能力在科學(xué)院院刊。他們的文章將于本月在網(wǎng)上發(fā)表。

研究團隊的突破性設(shè)計是一種可以打破互惠性的天線，或者是傳統(tǒng)天線特征的輻射中的自然對稱性..在教科書中，天線發(fā)射和接收的角度模式被假定為相同的-如果天線打開一扇門讓信號發(fā)出，信號可以通過同一扇門回來，并向源泄漏。通過打破互惠，UT奧斯汀研究人員的新天線可以獨立地控制進出信號，具有很大的效率。

這種技術(shù)進步的主要優(yōu)點是可以發(fā)出信號，同時防止噪聲和回波回到天線，使更快的數(shù)據(jù)速率和改進的連接，同時需要較少的天線系統(tǒng)。除了電信外，新的天線技術(shù)可應(yīng)用于醫(yī)療保健和天氣跟蹤等多種應(yīng)用中的傳感器，使傳感器能夠獲取更強的信號，以便更準確地收集數(shù)據(jù)。

研究人員的新天線顯示了發(fā)射和接收能力之間的巨大差異，從某一方向的接收效率比它們向同一方向的傳輸效率小數(shù)百倍。

傳統(tǒng)的天線是相互作用的，這意味著它們不可避免地以同樣的效率發(fā)送和接收信號。這意味著，如果傳統(tǒng)天線是一個非常好的無線電波信號發(fā)射器，它也是一個非常好的接收器從同一個方向。實際上，這種特性并不總是一個有益的特性，因為發(fā)射天線容易吸收周圍的反射或回聲，從附近的障礙物反彈回來。這種噪音降低了傳輸信號的質(zhì)量。

阿盧說：“我們的成就是打破了發(fā)射和接收信號之間的對稱性，因此我們能夠防止天線不得不監(jiān)聽影響光源的反射和回波。“我們表明，使用時間調(diào)制的行波天線可以有效地克服這些限制?！?/p>

在該小組的實驗中，研究人員同時給天線輸入了兩個信號：一個是他們想要發(fā)射或接收的射頻信號，另一個是微弱的低頻調(diào)制信號，隨著射頻信號沿著它傳播，這種信號會慢慢改變天線的特性。這種調(diào)制打破了天線在傳輸和接收中固有的對稱性，克服了互易約束。

目前，在電信領(lǐng)域，基于磁鐵的隔離器通常被用作天線系統(tǒng)的一部分，以防止接收到的信號進入傳輸放大器。研究人員認為，他們的新天線可能是一個有效的解決方案，以顯著減少隔離器的需要，并減少電信系統(tǒng)的大小和成本。

研究人員目前正在研究如何將這一概念推廣到光學(xué)等其他應(yīng)用領(lǐng)域。他們設(shè)想，通過將這些概念推向更高的頻率，將有可能打破類似的限制，影響能量收集設(shè)備，如熱光伏電池。研究人員認為，他們的天線實驗，擴展到光譜的紅外部分，可能提供一條通往更高效的能量收集平臺的路線。