未来的“智能墙”是物联网的关键

麻省理工学院的研究人员正在开发一种类似墙纸的材料,该材料由简单的射频开关元件组成,可以应用于建筑表面。使用波束成形,天线阵列可以潜在地将无线信号强度提高近十倍。

研究人员说,物联网设备设计师应该探索利用建筑物作为天线的潜力。

麻省理工学院的计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)表示,诸如墙壁之类的环境表面可用于拦截和发射信号,从而提高设备的可靠性和数据吞吐量。

CSAIL的研究人员一直在研究一种称为RFocus的智能表面重复天线阵列。这些天线可以应用于墙纸之类的薄片中,设计用于办公空间和工厂中。这样,广播信号的无线电可能会变得更小,功率消耗更少。

CSAIL的亚当·康纳·西蒙斯(Adam Conner-Simons)在《麻省理工新闻》(MIT News)上写道:“测试表明,RFocus可以将平均信号强度提高近10倍。该平台的性价比也很高,每个天线仅花费几美分。”

CSAIL开发的原型系统使用嵌入到板材中的3,000多个天线,然后将它们悬挂在墙上。在未来的应用中,天线可以直接粘附在墙壁上,也可以在建筑施工中集成。

这篇文章称:“一直以来,人们把事情完全颠倒过来了。”“与其把注意力集中在发射器和接收器上,不如在环境的外部表面增加天线来放大信号。”

RFocus依赖于波束成形;多个天线在略微不同的时间广播相同的信号,结果,一些信号会相互抵消,而另一些则会相互增强。正确执行波束成形后,可以将更强的信号聚焦在特定方向上。

开发人员在他们的论文中解释说:“表面本身不发射任何能量。”。该小组所描述的天线或射频开关元件,要么让信号通过,要么通过软件反射。信号测量允许仪器准确地定义通过什么和如何引导。

重要的是,RFocus表面功能没有额外的功率要求。“RFocus表面可以制成不需要布线的廉价薄‘墙纸’,”该组织说。

天线设计

天线工程正在成为物联网开发的重要组成部分。这是无线网络中数据吞吐量和可靠性不断提高的主要原因之一。

由多个有源面板组件组成天线的阵列,而不是像传统无线电那样简单的无源线,是天线工程进步的一个例子。

Spray-on antennas是另一个正在开发的技术。在这种情况下,柔性基板创造了天线,其应用方式类似于喷漆。另一个未来方向可能是反激光天线:反转激光器,使激光成为光的吸收器而不是光的发送器,可以让所有携带数据的能量都被吸收,使之成为完美的基于光的天线。

6G无线技术的发展预计将在2030年左右的某个时候取代5G,其中包括努力找出如何将天线直接耦合到光纤的方法,也就是说,无线电最终成为电缆的一部分。

CSAIL的Conner-Simons说:“没有更有效的无线信号传递方法,我们将无法获得更快的互联网速度。”

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