Эластичная антенна расширяет диапазон носимых устройств

Устройство, разработанное Университетом науки и технологии короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии, является первой антенной, способной поддерживать устойчивую частоту связи, несмотря на скручивание и натяжение. Исследователи использовали спиральный дизайн пружины, так что антенна всегда может сжаться и вернуться к своей первоначальной форме. Для дополнительной восстанавливающей силы, призванной предотвратить остаточное изгибание, исследователи расположили медную антенну на верхней части полимерного слоя.

«Конструкция помогает нам достичь более компактных размеров, которые в то же время будут соответствовать нашим контурам тела», - сказал Мухаммад Мустафа Хусейн (Muhammad Mustafa Hussain), доцент электротехники в KAUST.

Такая эластичная антенна может позволить будущим носимым устройствам измерять температуру тела спортсменов, насыщение кислородом и артериальное давление во время тренировок. Врачи и медсестры могут также лучше следить за жизненно важными функциями своих пациентов с помощью беспроводных датчиков.

Автономные испытания показали, что антенна может передавать в стандартном диапазоне частот Wi-Fi на расстояние до 140 метров. Повышение мощности передачи от 1,25 до 10 милливатт увеличило максимальный радиус до 394 метров.

Но основным тестом было измерение производительности антенны, когда она составляла часть одежды. Лаборатория Хусейна протестировала антенну на куске эластичной ткани, расположенной на предплечье и бицепсе человека, в чем им помог Джон Роджерс (John Rogers), проф. материаловедения из Университета штата Иллинойс, который сделал много новаторских разработок в области гибкой электроники.

В будущем, например, такая антенна может позволить людям оставить свои телефоны в их квартирах и при этом все еще осуществлять контроль за своими тренировками в тренажерном зале на крыше здания. Офисные работники, носящие умные часы или другие носимые устройства для связи, также могут оставить свои телефоны на рабочем месте и все еще принимать звонки во время прогулки или во время обеденного перерыва.

Возможность гибкой антенны устойчиво передавать в Wi-Fi-диапазоне несмотря на растяжение и изгибание представляет собой огромный скачок по сравнению с предыдущими разработками гибких антенн. Прошлые прототипы гибких антенн изменяли частоту передачи при сгибании. Они могут быть пригодны для устройств с перестраиваемой частотой, но большинство носимых или имплантируемых устройств должны работать на постоянной частоте.

Такие гибкие антенны могут оказаться решающей ступенькой к более гибким, эластичным версиям сегодняшних жестких смартфонов и планшетов. Они могли бы также обеспечить беспроводную связь с помощью крохотных датчиков с любым устройством или живым существом в будущем Интернете вещей, сказал Хуссейн.

Новая антенна использует медь и распространенные недорогие материалы, которые уже применяются во многих современных технологиях. Хусейн предполагает, что новая антенна потенциально может достигнуть стадии производства в течение трех лет.

Новая конструкция антенны доказала свою способность выдерживать изгибы и растяжение, сохраняя стабильную связь с помощью Wi-Fi