مینی آنتن ها کجاها به کار می آیند؟!

به گزارش خبرنگار علم و فناوری جی پلاس؛ مهندسان به تازگی دریافتند که چگونه آنتنی بسازند که اندازه آن صد بار کوچکتر از اندازه های کنونی و مناسب با ارتباطات بی سیم باشد. این فناوری می تواند برای ایمپلنت های بسیار کوچک مغز، دستگاه های میکروپزشکی و یا گوشی های کوچک روی انگشت، مورد استفاده قرار گیرد.

مینی آنتن های جدید تمایز بین امواج الکترومغناطیسی (EM)، مانند امواج نور و رادیو، و امواج صوتی مانند ارتعاشات صوتی و غیرقابل شنیدن را تشخیص می دهند. امواج الکترومغناطیسی به نوسانات در یک میدان الکترومغناطیسی  گفته می شود که با سرعت نور حدود 300 میلیارد متر مکعب در ثانیه حرکت می کند.

امواج صوتی به تکان یا جنبش ماده گفته می شود و با سرعت بسیار کمتری صدا معمولا چند هزار متر در هر ثانیه حرکت می کنند. بنابراین، در هر فرکانس مشخص،  طول موج الکترومغناطیسی بیشتر از طول موج آکوستیک است.

آنتن ها با تشدید امواج الکترومغناطیسی اطلاعات را دریافت و آنها را به ولتاژ التریکی تبدیل می کنند. در آنتن های اولیه به این منظور که آنتن تشدید شود طول آنتن با طول موج الکتریکی منطبق می شد که این به معنی این است که آنتن باید نسبتا بزرگ باشد. در آنتن های جدید تشدید از طریق امواج صوتی اتفاق می افتد. آنتن های جدید امواج الکترومغانطیسی یک فرکانس را انتخاب می کند به شرط اینکه سایز آن با طول امواج صوتی کوتاهتر از همان فرکانس مطابقت داشته باشد و این به معنی کوچکتر شدن سایز آنتن ها است. فوت و فن استفاده شده در این آنتن ها تبدیل سریع امواج الکترومغناطیسی به امواج صوتی است، به این منظور در آنتن دو بخشی یک ورقه نازکی از مواد با نام پیزومغناطیس به کار برده شد.

اگر اندازه و شکل ورق مناسب باشد، ورق به طور موثری امواج الکترومغناطیسی ورودی را به ارتعاشات صوتی تبدیل می کند. سپس مواد پیزومغناطیسی به یک ماده پیزوالکتریک متصل شده، که ارتعاش را به ولتاژ الکتریکی نوسان تبدیل می کند. وقتی آنتن یک سیگنال را ارسال می کند، اطلاعات در جهت معکوس از ولتاژ الکتریکی به ارتعاش به امواج حرکت می کند.

بزرگترین چالشی که مهندسان در ساخت این مینی آنتن داشتند، پیدا کردن مواد مناسب پیزومغناطیس بود که با ترکیب آهن، گالیم و بور حل و فصل شد و سپس توانستند آن را با کیفیت بالا تولید کنند.

به گزارش جی پلاس؛ این تیم، دو نوع آنتن های صوتی خلق کردند که یکی ساخته شده از غشای دایره ای است که برای دریافت فرکانس های موجود در محدوده گیگاگرتز، از جمله برای فای، کار می کند و دیگری دارای یک غشای مستطیلی است که برای دریافت فرکانس های مگا هرتز مناسب تلویزیون و رادیو به کار می رود.

هر کدام از آنها کمتر از یک میلیمتر است و می توانند با هم در یک تراشه به کار روند. هنگامی که محققان یکی از آنتن ها را در یک اتاق مخصوص به عایق مورد آزمایش قرار دادند، دریافتند که  همانند یک آنتن حلقه ای معمولی سیگنال های 2.5 گیگاهرتز را در حدود 100 هزار بار قوی تر دریافت می کند.

مینی آنتن ها می توانند حجم تلفن های همراه و سایز ماهواره ها را کاهش دهند، اشیاء کوچک را به اینترنت متصل کنند یا برای نظارت پزشکی یا شناسایی شخصی، بلعیده یا به صورت ایمپلنت در آیند.