新型等离子硅天线助力下一代超快无线网络
时间:2017-12-08

  科学网络 - 新的等离子体硅天线帮助下一代超快无线网络

  英国“新科学家”网站最近将我们描述为未来的美好图景:在上午上班之前,智能手机可以为人们下载最新的电视连续剧。尽管路上有雾,人们可以轻松开车上班,因为车内置的雷达和智能交通软件可以自动引导司机绕过堵车,让人们能够准时到达;抵达会场,高清视频可以无暇的实时传播到桌面上供人们使用。

  使用只含有电子的等离子体制成的新天线将引导我们的梦想变为现实。而且,根据科普网站的报道,这种等离子体天线不但可能在高速无线通信领域带来革命性的变化,而且可能会引起雷达天线阵列和定向高能武器领域的巨大变革。

  等离子体天线专注于高频无线电波

  目前广泛使用的用于传输高频无线电波的定向天线需要昂贵的材料或精确的配置。然而,英国等离子体天线公司研制的新型等离子体硅天线(PSiAN)依靠现有的硅片制造技术制造,成本相对较低。

  PsiAN实际上是硅晶片上数千个二极管的集合。当激活时,每个二极管产生跨越约0.1mm的小电子云等离子体。在一个足够大的电子密度下,每一个电子云都像反射镜一样反射高频无线电波。通过选择性地激活二极管,可以改变反射区域的形状以聚焦无线电波束并使其沿指定的方向移动。当使用普通的天线时,高频无线电波会立即消失,而PANAN专注于高频无线电波。这种将光束聚焦的能力使得大量的数据可以被过度使用,使其成为下一代无线高速传播设备的有吸引力的选择。

  据外电报道,英特尔西雅图实验室研究人员Anmollesse表示,聚焦波束天线是下一代高速无线应用的关键。

  用于下一代超高速无线网络和定向武器

  目前有两种类型的等离子体天线:诸如PsiAN的半导体或固体天线,以及气体天线。这两种天线都适用于聚焦高频无线电波,但固态天线广泛支持其紧凑的移动部件,非常适合下一代超高速无线网络(Wi-Gigs)。

  现有的Wi-Fi速度高达每秒54兆周,而Wi-Gig标准要求传输速度至少为每秒1千兆到每秒7千兆,速度足以下载几秒钟的电视节目。 Wi-Fi使用2.4千兆位的无线电波,而Wi-Gig则需要更高频率的无线电波(60千兆赫)。这些频率范围内的信号很快就会消散,除非PsiAN紧密封装。

  Plasma Antenna业务发展总监Ian Russell表示:PsiAN足够小,可以安装在手机上。高频意味着更短的波长,所以需要更小的天线,这意味着需要更少的硅,从而使其更便宜。另外,由于符合当前的安全标准,这种天线不会造成任何健康问题,而较窄的光线意味着它们比目前的全向天线发射更少的辐射。

  除了更快速的无线传输,等离子天线还可以用来构建低成本的微型雷达系统,安装在汽车上,以帮助驾驶员避免碰撞。它的毫米波可以透过雾天或雨水看到,另一组天线可以听取实时交通状况。

  美国军方也对固态等离子体天线非常感兴趣,希望用它来制造更小但更集中的定向高能武器主动撤离系统(ADS),使用64-GHz无线电加热人的皮肤。是痛苦的,但目前的设计使用一个2米宽的机械定向天线,并将其安装在一个大型卡车上,使用更小,重量更轻的等离子体天线而不是目前的天线,可以使武器发射多个窄波束,多人同时。

  频率限制了它的应用

  位于美国马萨诸塞州的Haleakala研发公司Ted Anderson多年来一直从事气体等离子体的研究工作,并指出虽然固态等离子体天线更为紧凑,但它们仅限于高频波,比如在50兆比特时,在赫兹工作的室内Wi-Gig路由器发射的无线电波无法穿过墙壁,所以信号必须反射到房间的任何地方。

  安德森说:半导体等离子体天线用于1千兆赫到100千兆赫的高频无线电波,理论上气体等离子体天线没有上限和下限频率。

  罗素表示,PsiAN将在两年内实现商业化,而现在我们不需要的唯一方法就是像无线电一样快速地在电影和手机上切换电影和高质量图片。当涉及到我们时,它可能会以等离子的形式出现。

  英国“新科学家”网站(英文)

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