Téchnologies

-UNIVERSITY PARK, PA – Les antennes reconfigurables –

celles qui peuvent régler des propriétés telles que la fréquence ou les faisceaux de rayonnement en temps réel,

à distance – font partie intégrante des futurs systèmes de réseau de communication, comme la 6G.

-Mais de nombreuses conceptions d’antennes reconfigurables actuelles peuvent échouer :

elles fonctionnent mal à des températures élevées ou basses, ont des limitations de puissance ou nécessitent un entretien régulier.

-Pour remédier à ces limitations,

les ingénieurs électriciens du Penn State College of Engineering ont combiné des électroaimants avec un mécanisme conforme,

qui est le même concept d’ingénierie mécanique derrière les clips de reliure ou un arc et une flèche. Ils ont publié leur preuve de concept d’antenne patch compatible avec un mécanisme conforme reconfigurable dans Nature Communications.

-Les mécanismes conformes sont des conceptions techniques qui incorporent des éléments

des matériaux eux-mêmes pour créer un mouvement lorsqu’une force est appliquée,

au lieu des mécanismes de corps rigides traditionnels qui nécessitent des charnières pour le mouvement”,

a déclaré l’auteur correspondant Galestan Mackertich-Sengerdy, qui est à la fois doctorant et chercheur.

chercheur à temps plein à l’École de génie électrique et d’informatique (EECS) du collège.

-Les objets compatibles avec un mécanisme sont conçus pour se plier à plusieurs reprises

dans une certaine direction et pour résister aux environnements difficiles.

-Lorsqu’il est appliqué à une antenne reconfigurable, ses bras activés par le mécanisme

de plainte se plient de manière prévisible, ce qui à son tour modifie ses fréquences de fonctionnement,

sans l’utilisation de charnières ou de roulements.

-Tout comme un caméléon déclenche le mouvement des minuscules bosses sur sa peau, ce qui change sa couleur,

une antenne reconfigurable peut changer sa fréquence de basse à haute et vice-versa, simplement en configurant ses propriétés mécaniques,

activées par le mécanisme conforme, a déclaré co -auteur Sawyer Campbell, professeur agrégé de recherche à l’EECS.

Les conceptions compatibles avec le mécanisme remplacent les technologies de conception d’origami existantes,

nommées d’après l’art japonais du pliage de papier,

qui sont reconfigurables mais n’ont pas les mêmes avantages en termes de robustesse,

de fiabilité à long terme et de capacité de traitement à haute puissance

Les conceptions d’antennes Origami sont

connues pour leurs capacités de pliage et de stockage compactes

qui peuvent ensuite être

déployées plus tard dans l’application », a déclaré Mackertich-Sengerdy.

« Mais une fois que ces structures pliées en origami sont déployées, elles ont généralement besoin d’une structure de renforcement complexe, afin qu’elles ne se déforment pas ou ne se plient pas.S’ils ne sont pas soigneusement conçus, ces types d’appareils subiraient des limitations environnementales et de durée de vie opérationnelle sur le terrain.

L’équipe a illustré et conçu un prototype d’antenne patch circulaire en forme d’iris à l’aide d’un logiciel de simulation électromagnétique commercial.

Ils l’ont ensuite imprimé en 3D et l’ont testé pour les défaillances de fatigue ainsi que la fidélité de la fréquence et du diagramme de rayonnement dans la chambre anéchoïque de Penn State, une pièce isolée avec un matériau absorbant les ondes électromagnétiques qui empêche les signaux d’interférer avec les tests d’antenne.

Bien que le prototype, conçu pour cibler une fréquence spécifique à des fins de démonstration,

ne soit que légèrement plus grand qu’une paume humaine,

la technologie peut être

mise à l’échelle au niveau du circuit intégré pour des fréquences plus élevées ou augmentée en taille pour des applications à basse fréquence,

selon les chercheurs.Selon les chercheurs, la recherche sur les mécanismes conformes a gagné en popularité en raison de l’essor de l’impression 3D, qui permet des variations de conception sans fin.

C’est la formation de Mackertich-Sengerdy en génie mécanique qui lui a donné l’idée d’appliquer cette classe spécifique de mécanismes conformes à l’électromagnétisme.

« L’article présente les mécanismes conformes comme un nouveau paradigme de conception pour l’ensemble de la communauté électromagnétique, et nous prévoyons qu’il grandira », a déclaré le co-auteur Douglas Werner, John L. et Genevieve H. McCain Chair Professor of EECS. “Cela pourrait être le point de départ d’un tout nouveau domaine de conception avec des applications passionnantes dont nous n’avons pas encore rêvé.”