Metamateriali-enabled Antenne contribuire a migliorare Satellite Communications Systems

Più piccolo, più leggero, più performanti e antenne in miniatura più multifunzionali con un aumento delle prestazioni può essere possibile utilizzando materiali intelligenti, secondo gli ingegneri Penn State. Un'applicazione particolarmente promettente di questa tecnologia è per sistemi di comunicazione satellitari. 

Queste antenne fatte di metamateriali-prodotti materiali che possiedono proprietà esotiche di solito non si trovano in natura, possono essere integrate con moderne radio elettroniche digitali che sono controllate da software, facilitando un sistema di comunicazione di trasformazione con notevole frequenza e la polarizzazione agilità.

Gli ingegneri, che hanno segnalato la loro ricerca in un recente numero di Advanced Materials elettronico, sviluppato un piccolo, funzionalizzato, antenna metamateriale gestito dalla sintonizzazione contemporaneamente componenti del metamateriale e l'antenna insieme come un sistema, ha detto Clinton Scarborough, che ha lavorato a questa ricerca per la sua tesi di laurea.

I metamateriali derivano le loro proprietà insolite dalle strutture prodotte, piuttosto che le interazioni atomici o molecolari da solo.

"Antenne a base di metamateriali spesso soffrono uno stigma di larghezze di banda di funzionamento impraticabile stretti, proprio come piccole antenne", ha detto Scarborough. "Radio devono essere in grado di operare su una larghezza di banda significativa, generalmente solo su un singolo canale alla volta. Le leggi della fisica impongono che una piccola antenna metamaterial avrà una piccola larghezza di banda, ma radio moderne può facilmente regolare l'antenna in modo che opera su qualunque canale radio utilizza attualmente, dando prestazioni paragonabili ad una grande antenna a larga banda tenendo meno spazio e anche fornendo nuove capacità. "

Gli ingegneri hanno sviluppato un metamateriale sintonizzabile che li permette di sintonizzare un'antenna miniaturizzato con larghezza di banda limitata istantanee in un intero gruppo di comunicazione a seconda del canale utilizzato, ha detto Douglas H. Werner, John L. e Genevieve H. McCain Cattedra Professore di Ingegneria Elettrica.

"Mettere a punto il metamateriale e l'antenna in tandem fornisce un canale operativo dinamico, con un settaggio, risposta polarizzazione quasi arbitrario come un vantaggio", ha detto Werner. "Impiegando nostri concetti metamateriali funzionalizzati, siamo stati in grado di trovare un modo sintonizzarsi dinamicamente la risposta in frequenza e polarizzazione dell'antenna, mentre, allo stesso tempo, fornendo un percorso per scalare i disegni a basse frequenze."

Molti gruppi di ricerca stanno lavorando su diversi tipi di antenne metamateriali-enabled, ma l'unica area che è stato molto impegnativo è capire un modo per scalare queste strutture metamateriali e antenne associata giù di operare a frequenze più basse pur mantenendo una dimensione e peso fisico pratico per il risultante dispositivo integrato in generale, più bassa è la frequenza, più grande l'antenna, detto Werner.

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