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等离子天线引导下代无线网络 可轻松秒下电视剧

科普小知识2021-08-09 13:39:47
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等离子天线有望给高速无线通信领域带来革命性的变化

一幅美妙的“未来图景”:早上上班前,智能手机可以为人们下载最新的电视连续剧;虽然路上有雾,但人们开车上班还是很容易的,因为内置的雷达和智能交通软件可以自动引导司机避开交通堵塞,让人们准时到达。到达会议厅后,高清视频可以实时传输到台式电脑上,没有任何缺陷,供人们使用。

由仅含电子的等离子*成的新天线将把我们的梦想变成现实。此外,这种等离子体天线不仅会给高速无线通信领域带来革命性的变化,还会给雷达天线阵和定向高能武器领域带来巨大的变化。

等离子天线可以聚焦高频无线电波。

目前广泛用于发射高频无线电波的定向天线需要昂贵的材料或精确的结构。然而,英国等离子天线公司开发生产的新型等离子硅天线(PSiAN)可以依靠现有的硅片制造技术制造,成本相当低。

PsiAN实际上是硅片上成千上万个二极管的集合体。当被激活时,每个二极管将产生一个小电子云-等离子体,跨度约为0.1毫米。在足够的电子密度条件下,每个电子云将像镜子一样反射高频无线电波。通过有选择地激活二极管,可以改变反射区域的形状,以聚焦无线电波束,并使其在指定的方向上向前移动。使用普通天线时,高频无线电波会立即消散,而PsiAN可以聚焦于高频无线电波。这种“聚焦波束”能力可以实现大量数据的超高速传输,这使得它成为下一代无线高速传输设备的一个有吸引力的选择。

据国外报道,英特尔西雅图实验室研究员阿姆尔·塞斯说,聚焦波束天线是下一代高速无线应用的关键。

应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:半导体或固态天线,如PsiAN和气体天线。这两种天线都适合聚焦高频无线电波,但实心天线受到广泛支持,因为它们更紧凑,没有活动部件。它们非常适合下一代超高速无线网络。

现有无线网络的最快传输速度是每秒54兆位,而无线千兆位标准要求的传输速度至少是每秒1到7千兆位——这个速度足以在几秒钟内下载一个电视节目。无线保真使用2.4千兆赫的无线电波,而无线千兆赫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将很快消散,除非它们被紧密封装,而PsiAN可以做到这一点。

等离子天线公司业务发展总监伊恩·拉塞尔说:“PsiAN小到可以安装在手机上。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,使它更便宜。”此外,因为它们符合当前的安全标准,这种天线不会引起任何健康问题。较窄的光线也意味着它们比目前的全向天线“溢出”较少的辐射。

除了更快的无线传输,等离子天线还可以用来制造安装在汽车上的低成本微型雷达系统,以帮助司机避免碰撞。它的毫米波可以“看穿”雾或雨,另一组天线可以监听实时交通状况。

美国军方对固态等离子体天线也非常感兴趣,并希望用它们制造一种小型但更集中的定向高能武器——“主动驱逐系统”(ADS)。这种武器使用一束64千兆赫的无线电波来加热人体皮肤,这很痛苦。然而,目前的设计是使用2米宽的机械定向天线,并将其安装在大型卡车上。用更小更轻的等离子体天线取代现有的天线,将使武器能够发射多个窄波束,有选择地同时攻击多人。

频率限制了它的应用。

马萨诸塞州哈雷卡拉研发公司的特德·安德森多年来一直致力于气体等离子体天线的开发。他指出,虽然固体等离子体天线更紧凑,但它们仅限于高频波,这使得一些应用非常困难。例如,室内无线千兆路由器以50兆赫传输的无线电波不能穿过墙壁,所以信号必须在房间的任何地方反射。

安德森说:“半导体等离子天线适用于1千兆赫到100千兆赫之间的高频无线电波。理论上,气体等离子体天线没有频率上限或下限。”

拉塞尔说PsiAN将在两年内商业化生产。现在,由于我们需要在电视和手机之间不断切换电影和高质量图像,唯一不需要线路的方法就是超高速无线连接。当它涉及到我们时,它可能以等离子体的形式出现。