再構成可能アンテナ、次世代技術、機械工学と電磁気学を結合

March, 15, 2023, UNIVERSITY PARK, Pa.--再構成可能アンテナ、周波数、放射ビームのような特性をリアルタイムで遠くから調整できるアンテナは、6Gのような未来の通信ネットワークシステムでは不可欠である。しかし､多くの現在の再構成可能アンテナ設計は、遠く及ばない。それらは、高温あるいは低温で機能障害をおこし、パワー制約があり、定期的点検を必要としている。

こうした制約に対処するためにPenn State工学部の電気エンジニアは、電磁石とコンプライアント機構を統合した。これは､バインダクリップ、あるいは弓と矢の背後にある同じ機械工学的概念である。研究チームは、パッチアンテナを可能にする再構成可能コンプライアント機構の概念実証をNature Communicationsに発表した。

「コンプライアント機構は、力が加わると運動を生成する材料自体の要因を備えたデザインを作成する。これは、運動にヒンジを必要とする従来の剛体機構ではない。コンプライアント機構対応物体は、特定の方向で繰り返し曲がるように設計されており､苛酷環境にも耐えられる」と同大学、電気工学&コンピュータサイエンス(EECS)、博士課程学生、フルタイム研究者、Galestan Mackertich-Sengerdyはコメントしている。

再構成可能アンテナに適用すると、そのコンプライアント機構対応のアームは、予測可能な仕方で曲がる。すると、その動作周波数が変わる。ヒンジ、あるいはベアリングは不要である。

EECS研究助手、論文の共著者Sawyer Campbellは、「カメレオンが皮膚の微小突起を動かして、その色を変えるように、再生可能アンテナは、その機械的特性を構成することにより、その周波数を低から高、逆に変えることができる。これはコンプライアント機構により可能になっている」と説明している。

コンプライアント機構対応デザインは、既存のオリガミデザイン技術に取って代わる。オリガミは、再構成可能であるが、堅牢さ、長期信頼性、ハイパワーハンドリング能力で同じ利点をもたない。

(詳細は、https://sc-api.psu.edu)