Lensa perangkat baru untuk komunikasi nirkabel
Engine

Lensa perangkat baru untuk komunikasi nirkabel


Peneliti UD sedang mengembangkan lensa perangkat baru untuk komunikasi nirkabel dengan kemampuan membelokkan sinyal komunikasi. Proyek ini bekerja sama dengan rekayasa DeLUX dan memanfaatkan kemampuan teknologi pencetakan 3-D di Pusat Teknologi Manufaktur Aditif UD. Kredit: Universitas Delaware

Profesor Mark Mirotznik dari Universitas Delaware dan lainnya di Pusat Teknologi Manufaktur Aditif UD sedang mengembangkan lensa perangkat baru untuk komunikasi nirkabel yang dapat mengantarkan gelombang kemampuan baru.

Ini bukan lensa optik. Lensa ini beroperasi pada frekuensi di mana ponsel Anda dan teknologi 5G bekerja. Itu adalah bagian plastik, yang disebut lensa indeks bertingkat, dengan kemampuan membelokkan sinyal komunikasi.

Kemampuan untuk membelokkan sinar komunikasi ini adalah karakteristik yang dicari dalam komunikasi nirkabel, salah satu yang menantang para ilmuwan dan insinyur. Menurut Mirotznik, seorang profesor teknik kelistrikan dan komputer, orang-orang telah mempertimbangkan cara-cara membuat lensa bertingkat untuk tujuan ini sebelumnya tetapi merasa sulit untuk membuatnya.

Sekarang, Mirotznik dan Soumitra Biswas, yang memperoleh gelar doktor di bidang teknik kelistrikan di UD pada tahun 2019 dan sekarang menjadi ilmuwan riset di Envistacom, menemukan cara untuk membuat lensa baru menggunakan manufaktur aditif, sekelompok teknologi yang dirancang untuk membangun 3-D objek dengan meletakkan lapisan demi lapisan material.

Pembuatan aditif lebih murah, memungkinkan penyesuaian produk lebih cepat dan menghasilkan lebih sedikit limbah daripada metode tradisional. Metode pencetakan 3-D tim peneliti memungkinkan mereka untuk memvariasikan plastik dalam skala yang sangat kecil, menciptakan geometri rumit yang memungkinkan untuk mengubah properti material di setiap lokasi pada lensa. Hal ini memungkinkan mereka untuk membuat struktur 3-D dalam pola yang menempatkan properti elektromagnetik yang diinginkan di lokasi yang tepat.

Tim juga merancang lensa agar memiliki permukaan datar di bagian bawah, yang memungkinkan peneliti menambahkan fitur fungsional, seperti elektronik, sensor dan baterai, sehingga lensa tersebut dapat diadaptasi ke dalam perangkat atau diintegrasikan ke dalam aplikasi seperti teknologi ponsel itu. memiliki antena kecil kecil di atasnya.

Angkatan Darat tertarik pada teknologi lensa karena kemampuannya dalam menemukan arah atau kesadaran situasional.

“Lensa ini adalah cara yang sangat murah dan efektif untuk mengarahkan sinyal komunikasi ke arah tertentu,” kata Mirotznik. “Ini akan sangat berguna dengan teknologi 5G yang beroperasi menggunakan gelombang milimeter frekuensi tinggi.”

Misalnya, tentara ingin tahu apakah komunikasi atau sistem radar musuh mencoba menemukan mereka. Menurut Mirotznik, sistem yang dikembangkan UD dapat mendeteksi bahwa Anda sedang dilihat dan dari arah mana.

Mirotznik dan Biswas, yang melaporkan kemajuan mereka dalam artikel yang diterbitkan di Laporan Ilmiah AlamKeduanya mengatakan, teknologi lensa ini juga akan menjadi keuntungan karena teknologi 5G semakin tersebar luas.

Manufaktur aditif

Metode pencetakan 3-D dari tim peneliti memungkinkan mereka untuk memvariasikan plastik dalam skala yang sangat kecil, sehingga memungkinkan untuk menempatkan sifat elektromagnetik yang diinginkan di lokasi yang tepat. Kredit: Universitas Delaware

Konsumen saat ini menginginkan 5G karena itu akan memberi mereka komunikasi yang lebih cepat, untuk hal-hal seperti streaming video atau game, dengan mengakses spektrum nirkabel yang lebih luas. Tetapi 5G juga digunakan di internet of things, di mana perangkat pintar dapat berkomunikasi satu sama lain dan mengumpulkan serta bertukar data, seperti dengan mobil yang bisa mengemudi sendiri.

Mirotznik berharap kita akan melihat kota-kota di mana setiap blok berisi banyak teknologi sensor terintegrasi — pada gedung, tiang lampu, rambu berhenti — yang berkomunikasi dengan mobil kita dan mengumpulkan informasi tentang hal-hal seperti lokasi dan kecepatan kendaraan.

“Kami pikir lensa kami mungkin memiliki aplikasi untuk hal-hal ‘edge-of-the-network’ semacam itu karena harganya murah, namun sangat kuat. Anda dapat mengaturnya di tepi jaringan dan berkomunikasi dengan mobil atau menggunakannya untuk radar hambatan menghindari, “kata Mirotznik.

Untuk mentransisikan teknologi ke aplikasi dunia nyata, seperti yang disebutkan, tim Mirotznik bekerja sama dengan DeLUX Advanced Manufacturing, perusahaan startup lokal yang dia dirikan bersama dengan alumni UD Zach Larimore, Paul Parsons, dan Austin Good. Berbasis di inkubator Kampus STAR UD, perusahaan mengkhususkan diri dalam penggunaan manufaktur aditif untuk mengembangkan produk untuk aplikasi pertahanan, telekomunikasi dan farmasi.

Keahlian manufaktur aditif

Pekerjaan saat ini, sementara itu, adalah proyek kolaborasi dengan Angkatan Darat AS yang didanai oleh Departemen Pertahanan. Ini dibangun di atas keahlian UD yang ada dalam pembuatan aditif dan pengembangan teknologi sensor.

Pusat Teknologi Manufaktur UD terletak berdekatan dengan UD’s MakerGym, yang dibuka pada Februari 2020. Sementara sebagian besar manufaktur aditif berputar di sekitar membangun benda-benda struktural dari logam atau plastik yang dapat menggantikan bahan struktural lainnya, pusat UD berfokus pada integrasi elektronik dan energi sistem ke dalam proses pembuatan aditif.

Penggunaan jenis bahan pintar ini sangat luas dan, karena teknologinya diprogram dari jarak jauh, tidak memerlukan kehadiran manusia untuk menggerakkan karya.

“Kami memalsukan sistem ini tanpa pernah menyentuhnya, hal-hal seperti sistem radar elektronik penuh, sistem komunikasi, dan sejenisnya. Lab ini telah menjadi booming bagi kami,” kata Mirotznik.

Dalam jangka panjang, Mirotznik mengatakan Angkatan Darat ingin melihat para peneliti menciptakan kemampuan untuk mencetak robot 3-D yang sepenuhnya otomatis yang dapat melepaskan diri dari ban berjalan secara otomatis dan menekan tombol saat keluar agar mesin mulai membuat. yang selanjutnya.

Manufaktur aditif

Quadcopter dengan cetakan 3-D seperti prototipe yang sedang dalam proses ini — dikembangkan oleh UD junior Evan Battaglia — suatu hari dapat memberi tahu tentara di lapangan tentang bahan kimia atau bahaya lain yang ada di depan, untuk menginformasikan apa yang dilakukan tentara selanjutnya.

Ini tugas yang sulit, dan para peneliti UD belum berhasil. Namun, mereka membuat kemajuan. Misalnya, mereka dapat mencetak item 3-D yang dapat memindahkan diri mereka dari apa yang disebut build plate, yang berarti tempat pembuatannya, ke meja terdekat.

Melibatkan mahasiswa pascasarjana dan sarjana adalah bagian penting dari pekerjaan, kata Mirotznik, yang mendorong kesempatan belajar eksperiensial bagi siswa, sambil memungkinkan siswa menyumbangkan ide-ide kreatif mereka. Saat ini, terdapat belasan mahasiswa pascasarjana dan enam mahasiswa sarjana yang terlibat dalam berbagai proyek di pusat tersebut.

Misalnya, Evan Battaglia junior sedang mengerjakan teknologi untuk membuat quadcopter cetak 3-D yang dilengkapi dengan elektronik dan sensor terintegrasi yang dapat dilipat menjadi paket kecil. Setelah mengudara, quadcopter dapat terbang di atas area yang menjadi perhatian dan mengirim kembali gambar atau data, seperti apakah ada bahaya kimia di depan, untuk menginformasikan apa yang dilakukan tentara selanjutnya. Perangkat drone ini kompatibel dengan sistem lain, jadi tidak akan menambah bobot ekstra pada apa yang sudah dibawa tentara.

Battaglia mengembangkan teknologi quadcopter dari rumahnya di New Jersey selama pandemi. Mirotznik menyediakan printer 3-D dan beberapa peralatan dasar, dan Battaglia mendesain, 3-D mencetak dan menguji perangkat prototipe selama musim panas, mengintegrasikan kamera ke dalam quadcopter sehingga bisa mengirim video secara real time.

“Ini menunjukkan bahwa meskipun siswa di rumah dan bekerja melalui pembelajaran jarak jauh, mereka tetap terintegrasi dengan kami dan penelitian kami. Mereka masih melakukan hal-hal keren,” kata Mirotznik.

Peralatan baru yang diperoleh Universitas selama bertahun-tahun di bidang ini berfungsi untuk meningkatkan jenis kreativitas siswa ini. Satu mesin, yang oleh Mirotznik disebut “pisau manufaktur aditif Swiss Army” berisi enam alat pencetakan 3-D yang berbeda yang terintegrasi ke dalam pengaturan yang sama yang memungkinkan para peneliti untuk sepenuhnya membuat perangkat elektronik yang rumit tanpa harus menyentuh bagiannya.

Baru di UD musim gugur ini adalah printer multitool 3-D yang dibuat oleh nScrypt Inc. yang akan memungkinkan para peneliti untuk membuat dan mencetak struktur berlapis dengan enam sumbu kontrol, daripada printer xyz tiga cabang tradisional. Dengan instrumen ini, siswa UD akan dapat mengatur printhead di sudut mana pun untuk mencetak plastik kustom, tinta, elektronik pick-and-place, dan berbagai penemuan lain yang dapat diciptakan oleh imajinasi mereka. Saat ini, hanya ada tiga mesin ini di dunia. UD adalah satu-satunya universitas yang memilikinya.

Kemampuan canggih ini juga menempatkan UD untuk membantu orang lain, termasuk militer, mencapai keuntungan baru dalam pembuatan aditif.

Karena printer 3-D menjadi ada di mana-mana untuk banyak aplikasi, Mirotznik membayangkan militer memiliki manufaktur sesuai permintaan, dengan menempatkan printer multi-bahan dan multi-alat ini di tempat-tempat yang secara logistik sulit untuk mengganti barang dengan cepat. Ini termasuk lokasi seperti pangkalan operasi asing atau bahkan di Stasiun Luar Angkasa Internasional. Ini akan memungkinkan militer untuk mencetak perangkat baru, elektronik atau sensor di lokasi. Jika ada yang rusak, mereka akan membuat yang lain.

Dengan beberapa institusi atau fasilitas lain yang bekerja di area ini, Pusat Riset Manufaktur Aditif UD siap membantu.

“Ini adalah komunitas yang cukup kecil. UD memiliki pijakan dalam hal ini,” kata Mirotznik.


Algoritme dan otomatisasi: Membuat teknologi baru lebih cepat dan lebih murah


Informasi lebih lanjut:
Soumitra Biswas dkk. Penguatan tinggi, antena lensa Luneburg yang dimodifikasi dengan sudut lebar dan berkemampuan QCTO dengan lapisan anti-reflektif broadband, Laporan Ilmiah (2020). DOI: 10.1038 / s41598-020-69631-6

Disediakan oleh University of Delaware

Kutipan: Lensa perangkat baru untuk komunikasi nirkabel (2020, 15 Desember) diambil pada 15 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-device-lenses-wireless.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagu togel