Стоя на месте может улучшить антенны, которые сканируют во всех направлениях

Но непрерывное вращение больших объектов требует много времени и механической энергии. Таким образом, сканирование из стационарного положения может ускорить обнаружение на большом расстоянии и связь.Теперь, при поддержке гранта в размере 1,1 миллиона долларов от Управления военно-морских исследований США, инженеры-электрики Университета Висконсин-Мэдисон разрабатывают новую стратегию по созданию антенн, которые вращают свои лучи по кругу, пока устройства стоят на месте.

«Наш подход не зависит от экзотических материалов, нарушающих законы физики», — говорит Надер Бехдад, главный исследователь проекта и профессор электротехники и вычислительной техники из Университета штата Вашингтон в Мэдисоне. «Мы нашли практический способ достижения управления лучом, на который многие годы не обращали внимания в области антенн».Инженеры долго искали способы быстро переориентировать лучи радара, но исторически прогресс был медленным, а существующие технологии по-прежнему слишком дороги для широкого использования.

Тем не менее, исследователи упорны, потому что сканирование неба может сделать разницу между жизнью и смертью.«В ситуациях защиты вам необходимо очень быстро обнаруживать приближающиеся объекты или видеть, куда вы идете», — говорит Джон Боске, другой профессор электротехники и компьютерной инженерии из Университета штата Вашингтон в Мэдисоне и один из главных исследователей Бехдада. «Способность механической установки перемещать большую и тяжелую параболическую тарелку вперед и назад ограничивает скорость реагирования на потенциальные угрозы».

Альтернативой механическому движению является использование плоских плоскостей, состоящих из миниатюрных передатчиков, каждый из которых излучает доли от общего сигнала — каждая доля варьируется, так что все это складывается в один линейный луч. Эти антенны, называемые решетками с изменяемой фазой, также могут модулировать направление всего луча, изменяя электронные свойства каждого отдельного источника сигнала.Однако размещение нескольких небольших антенн на одной поверхности в целом приводит к появлению дорогостоящих и колоссальных устройств, что ограничивает их полезность.Вместо того, чтобы строить фазированную решетку из множества отдельных антенн, команда вместо этого планирует создать специальные отражающие поверхности, которые достигают того же эффекта, но полагаются только на один единственный источник сигнала.

«До этой идеи практически не существовало способа удовлетворить почти невозможную спецификацию идеального решения», — говорит Боске.Подобно тому, как изогнутый отражатель в автомобильной фаре концентрирует свет, излучаемый сферически наружу от одной лампочки, в прямой луч, эти плоские массивы фокусируют микроволновые сигналы в направленные столбцы, изменяя электронные свойства отдельных элементов на их поверхности. Но в отличие от зеркальной посуды эти устройства могут изменять направление отраженных лучей, настраивая отдельные элементы на поверхности.Однако добиться такой настройки — непростая задача.

Бехдад испробовал множество сложных подходов для модуляции каждого компонента, прежде чем он и Боске поняли, что им не нужно управлять каждым элементом один за другим. Вместо этого они использовали мелкомасштабное механическое движение внутри самой антенны, внося крошечные корректировки в один большой компонент, называемый заземляющим слоем, который находится под всей конструкцией.«К счастью для нас, для управления лучом нам действительно не нужно индивидуально настраивать каждый элемент», — говорит Бехдад. «Все, что нам нужно сделать, это создать градиент, и мы можем сделать это, просто наклонив плоскость земли в одном углу немного вниз, а другой немного вверх».Небольшие наклонные движения внутри общей плоской плоскости требуют гораздо меньше времени и механических усилий, чем вращение большой зеркальной тарелки.

Чтобы проверить осуществимость этого подхода, группа создала недорогой прототип, который успешно подтвердил концепцию электромагнитных принципов. Сейчас команда работает над определением подходящих материалов и методов, чтобы улучшить эту концепцию, сделав ее пригодной для реальных приложений.

Исследователи подали патент на свою концепцию при содействии Исследовательского фонда выпускников Висконсина. Патент находится на рассмотрении.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *