科學(xué)家使用塑料薄膜和金屬線將無線電天線直接縫入衣料中

據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站近日報道，為了使通訊設(shè)備變得更加方便可靠，美國俄亥俄州立大學(xué)的科學(xué)家研制出了新方法，可以使用塑料薄膜和金屬線將無線電天線直接縫入衣料中，新天線系統(tǒng)能接收到無線電信號的范圍是傳統(tǒng)天線的4倍。科學(xué)家們表示，下一代通訊系統(tǒng)可能要靠縫紉機來完成。相關(guān)研究發(fā)表在美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)最新出版的《天線與無線傳播快報》上。

新技術(shù)將天線縫入布料中

對很多步兵來說，活動性和進(jìn)行通訊常常不可兼得，弄得他們手足無措。他們使用的天線可能很大，也不太方便添加到他們已有的沉重負(fù)載上。

“我們的主要目標(biāo)是改進(jìn)通訊的可靠性，同時讓士兵更方便活動。”該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、俄亥俄州立大學(xué)電子與計算機工程系副教授陳植琪(音譯)表示，“不過，警察、消防戰(zhàn)士、航天員等人也可以使用這項技術(shù)，以便騰出手來進(jìn)行其他重要活動。”

以前就有科學(xué)家提出將通訊設(shè)備內(nèi)嵌于衣服中。最新系統(tǒng)汲取了以前研究的精髓，并采用一種新方法將所有設(shè)備有效地整合在一起，而且科學(xué)家們也在整個系統(tǒng)中添加了一塊獨特的計算機控制設(shè)備，讓多個天線能在一塊布料上協(xié)同工作。

該大學(xué)電子科學(xué)實驗室主任約翰·弗拉卡斯表示：“我們不會看到手機上的天線，因為天線已成為手機零件的一部分內(nèi)置于其中了，現(xiàn)在，我們希望能在衣服上做到這一點。”

工程師們通過將多層薄層黃銅蝕刻于商用塑料薄膜FR-4上制造出了一個模型天線。這種薄膜輕便且柔軟，能夠被縫入織物中。科學(xué)家們將這種薄膜織入一件馬甲的胸部、背部和雙肩四個位置上。在實驗室測試中，新天線系統(tǒng)能夠提供比傳統(tǒng)軍用天線更強的信號，使其能夠接收的信號范圍是以前的4倍。

工程師們也在研究將這種天線直接打印在衣服上，同時也在嘗試使用金屬線將天線直接縫入衣服中，并將一臺普通的家庭縫紉機搬入了實驗室中。測試結(jié)果表明，他們可以將天線繡進(jìn)棉、塔夫綢等布料中。

關(guān)鍵是讓天線能“通話”的網(wǎng)絡(luò)通訊代碼

然而，當(dāng)天線同人體皮膚接觸時，身體一般會吸收無線電信號并形成一個短路，而且，如果天線的位置放置不當(dāng)，當(dāng)人背著墻或其他障礙物移動時，人體可能會阻止無線電接收或發(fā)送信號。

俄亥俄州立大學(xué)的科學(xué)家們讓幾塊協(xié)同工作傳遞或接收信號的天線環(huán)繞身體，從而克服了這些問題。另外，該大學(xué)的博士生李永吉(音譯)也研制出了一個計算機控制設(shè)備——一個比信用卡小一點、一英尺厚的金屬盒子，并使用工程師們研發(fā)出的能協(xié)調(diào)天線間信號的網(wǎng)絡(luò)通訊代碼對天線進(jìn)行控制。科學(xué)家們將這個計算機控制設(shè)備織在人的腰帶上，不管人面朝哪個方向，添加的這塊計算機控制設(shè)備會感應(yīng)身體的運動并打開天線，以激活給定身體位置表現(xiàn)最好的那個天線。

所以，科學(xué)家們研制出的新通訊系統(tǒng)能在各個方向發(fā)送和接收信號，而且，當(dāng)這套系統(tǒng)穿過墻壁或者位于一個建筑物內(nèi)時，都能發(fā)送和接收信號，也不需要穿戴者攜帶額外的天線。研究人員在電子科學(xué)實驗室的過道內(nèi)(在此處，門和窗都會干擾信號)對其性能進(jìn)行了測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其能高效地接收和發(fā)送信號。

陳植琪表示，為每個人配置一套這樣的天線系統(tǒng)需要花費200美元，但規(guī)模化生產(chǎn)會大幅降低成本。工程師們正在同天線設(shè)計公司攜手為這項技術(shù)申請專利并對其進(jìn)行商業(yè)化的生產(chǎn)。

弗拉卡斯認(rèn)為，這項技術(shù)也適合普羅大眾使用。而且，老人、殘障人士也可以穿戴這種衣服，在緊急時同外界聯(lián)絡(luò)。他說：“想象由這種技術(shù)制成的一件馬甲或T恤，我們就會覺得很喜歡。