科學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)美國每日科學網(wǎng)站近日報道，為了使通訊設備變得更加方便可靠，美國俄亥俄州立大學的科學家研制出了新方法，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。科學家們表示，下一代通訊系統(tǒng)可能要靠縫紉機來完成。相關研究發(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。

新技術將天線縫入布料中

對很多步兵來說，活動性和進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載上。

“我們的主要目標是改進通訊的可靠性，同時讓士兵更方便活動。”該研究的領導者、俄亥俄州立大學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，以便騰出手來進行其他重要活動。”

以前就有科學家提出將通訊設備內(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備有效地整合在一起，而且科學家們也在整個系統(tǒng)中添加了一塊獨特的計算機控制設備，讓多個天線能在一塊布料上協(xié)同工作。

該大學電子科學實驗室主任約翰·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棉、塔夫綢等布料中。

關鍵是讓天線能“通話”的網(wǎng)絡通訊代碼

然而，當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，當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。

俄亥俄州立大學的科學家們讓幾塊協(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，該大學的博士生李永吉(音譯)也研制出了一個計算機控制設備——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)絡通訊代碼對天線進行控制。科學家們將這個計算機控制設備織在人的腰帶上，不管人面朝哪個方向，添加的這塊計算機控制設備會感應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計公司攜手為這項技術申請專利并對其進行商業(yè)化的生產(chǎn)。

弗拉卡斯認為，這項技術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。他說：“想象由這種技術制成的一件馬甲或T恤，我們就會覺得很喜歡。