Новая антенна отправляет сообщение из под земли на тысячи километров

Новый тип карманной антенны, разработанный в Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Министерстве энергетики США, может обеспечить мобильную связь в ситуациях, когда обычные радиостанции не работают, например, под водой, сквозь толщу земли и на очень большие расстояния по воздуху.

Устройство излучает очень низкочастотное (ОНЧ, VLF) излучение с длинами волн от десятков до сотен километров. Эти волны распространяются на большие расстояния за горизонт и могут проникать в окружающую среду, которая блокирует радиоволны с более короткими длинами волн. Для мощных VLF-передатчиков сверхдлинных волн сегодня требуются гигантские антенны, простирающиеся на многие километры. Вместо этого, новая антенна имеет длину всего 10 сантиметров, поэтому она может потенциально использоваться для задач, требующих высокой мобильности, особенно вдалеке от инфраструктуры.

С помощью устройства можно отправлять короткие текстовые сообщения в сложных ситуациях.

В современных телекоммуникациях используются волны разной длины для радиовещания, радиолокационных и навигационных систем и других сфер. Но у коротких радиоволн, которые сегодня применяются везде, есть свои пределы: передаваемый ими сигнал затухает на очень больших расстояниях, не может проходить через воду и легко блокируется слоями породы.

Новая компактная антенна для передачи очень низких частот (VLF), разработанная и испытанная в SLAC, состоит из пьезоэлектрического кристалла длиной 10 сантиметров (прозрачный стержень в центре), который генерирует длинноволновое излучение.

Большая длина волны ОНЧ-излучения позволяет ему преодолевать сотни метров сквозь землю и воду и тысячи километров по воздуху.

Однако сверхдлинные волны имеют свои недостатки. Антенна наиболее эффективна, когда ее размер сопоставим с длиной волны, которую она излучает. Длина волны ОНЧ-излучения требует огромных антенных решеток, которые растягиваются на километры.

Меньшие VLF-передатчики гораздо менее эффективны и могут весить сотни килограммов, что ограничивает их использование в качестве мобильных устройств. Еще одной проблемой является низкая пропускная способность связи на сверхдлинных волнах, что ограничивает объем данных, которые они могут передавать.

Новая антенна была разработана с учетом этих проблем. Его компактный размер может позволить создавать передатчики, которые весят всего несколько килограммов. В тестах, в которых сигналы посылали от передатчика к приемнику на расстоянии 30 метров, устройство генерирует НЧ-излучение в 300 раз более эффективно, чем предыдущие компактные антенны, и передает данные с почти в 100 раз большей шириной полосы.

Новая антенна состоит из стержнеобразного кристалла из пьезоэлектрического материала, ниобата лития (в центре). Электрическое напряжение (красная волна), приложенное к нижней части стержня, заставляет его вибрировать. Эта механическая вибрация запускает колеблющийся электрический ток (стрелки), электромагнитная энергия которого затем излучается в виде ОНЧ-излучения (синие волны).

Как сообщают исследователи, скорости передачи в 100 бит в секунду достаточно, чтобы отправить простой текст.

Источник

Источник