آنتن‌های انعطاف‌پذیر چاپ سه‌بعدی برای حفظ پایداری سیگنال‌های پهپاد و هواپیما در حال حرکت

کن نیوز| محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن، پردازنده‌ای در اندازه تراشه و آرایه‌های آنتن چاپ سه‌بعدی توسعه داده‌اند که روزی می‌تواند به سیستم‌های بی‌سیم انعطاف‌پذیر و پوشیدنی و بهبود ارتباطات الکترونیکی در طیف گسترده‌ای از کاربرد‌های صنعت خودرو، هوانوردی و فضا منجر شود.

به گزارش کن نیوز؛ طبق گزارش منتشر شده در مجله Nature Communications، محققان از چاپ سه‌بعدی، پردازنده و جوهری ساخته شده از نانوذرات مس برای ساخت آرایه‌های آنتن انعطاف‌پذیر استفاده کردند.

سرینی پولاکال، نویسنده‌ی اول مشترک این مقاله و دانشجوی دکترا در دانشکده‌ی مهندسی برق و علوم کامپیوتر دانشگاه ایالتی واشنگتن، گفت: «این نمونه‌ی اولیه‌ی اثبات مفهوم، راه را برای منسوجات هوشمند آینده، ارتباطات پهپاد یا هواپیما، حسگر لبه و سایر زمینه‌های به سرعت در حال تحول که نیاز به سیستم‌های بی‌سیم قوی، انعطاف‌پذیر و با کارایی بالا دارند، هموار می‌کند.

صنایعی مانند هوانوردی و خودروسازی مایلند از آرایه‌های آنتن انعطاف‌پذیر یا همدیس چاپ سه‌بعدی استفاده کنند، زیرا می‌توانند سبک‌تر، کوچک‌تر و انعطاف‌پذیرتر از آرایه‌های آنتن سنتی باشند. بنابراین، برای مثال، می‌توان یک پهپاد را به لایه‌ای از آنتن‌ها مجهز کرد.

با این حال، به دلیل مواد و نحوه ساخت آنها، ساخت سیستم‌های بی‌سیم انعطاف‌پذیر بسیار گران بوده و به خوبی آرایه‌های آنتن استاندارد عمل نکرده‌اند. وقتی آنها حرکت می‌کنند و خم می‌شوند، مانند الکترونیک پوشیدنی یا وقتی بال هواپیما می‌لرزد، آنتن‌ها تغییر شکل می‌دهند و باعث ایجاد خطا در سیگنال‌های آنها می‌شوند.

تیم تحت رهبری WSU از چاپ سه‌بعدی و جوهری ساخته شده از نانوذرات مس برای ساخت آنتن‌هایی استفاده کرد که در صورت خم شدن یا قرار گرفتن در معرض رطوبت بالا، تغییرات دما و نمک، پایدار می‌مانند. همکاران این تیم از دانشگاه مریلند و بوئینگ، جوهر مبتنی بر نانوذرات مس را توسعه دادند.

سوبهانشو گوپتا، دانشیار دانشکده مهندسی برق و علوم کامپیوتر دانشگاه ایالتی واشنگتن و یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: «جوهر بخش بسیار مهمی در چاپ افزایشی یا چاپ سه‌بعدی است.

جوهر مبتنی بر نانوذرات که توسط همکاران ما توسعه داده شده است، در واقع در بهبود عملکرد مدار‌های ارتباطی پیشرفته مانند کاری که ما انجام می‌دهیم، بسیار قدرتمند است.

از آنجا که ارتباط بی‌سیم دقیق به دقت قابل توجهی نیاز دارد، محققان همچنین یک تراشه پردازنده توسعه داده‌اند که می‌تواند سیگنال‌های اشتباه آنتن را در زمان واقعی اصلاح کند.

گوپتا گفت: «ما از این پردازنده که توسعه داده بودیم برای اصلاح این ناهنجاری‌های مواد در آنتن چاپ سه‌بعدی استفاده کردیم و همچنین هرگونه ارتعاشی را که می‌بینیم اصلاح می‌کند.

«توانایی انجام این کار در زمان واقعی، آن را بسیار جذاب می‌کند. ما توانستیم به تثبیت پرتو قوی و در زمان واقعی برای آرایه‌ها دست یابیم، چیزی که قبلاً امکان‌پذیر نبود.

محققان یک آرایه سبک و انعطاف‌پذیر از چهار آنتن ساختند و آزمایش کردند که قادر بودند هنگام حرکت و خم شدن آنتن‌ها، سیگنال‌ها را با موفقیت ارسال و دریافت کنند.

آنتن‌های کوچک از توان کمی استفاده می‌کنند و به راحتی قابل تغییر مقیاس هستند و همین امر آنها را برای پیاده‌سازی روی دستگاه‌ها ایده‌آل می‌کند. گوپتا گفت، از آنجا که آنها به صورت کاشی ساخته می‌شوند، طراحی آرایه امکان ساخت آرایه‌های بزرگتر را فراهم می‌کند و تراشه‌های پردازنده جداگانه روی هر یک از کاشی‌ها به طور مستقل عمل می‌کنند.

محققان توانستند چهار آرایه آنتن را کنار هم قرار دهند تا در مجموع ۱۶ آنتن بسازند.