工程师设计下一代非互易天线

德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院的研究人员设计了一种天线，它能够更高效地处理进出无线电波信号，而不需要天线系统中常用的单独的笨重和昂贵的电气部件。这项新技术可能会在未来带来更快、更便宜和更清晰的电信。

电气和计算机工程系副教授Andrea Alu与博士后研究员Yakir Hadad和Jason Soric讨论了他们的非互惠天线的设计和能力在科学院院刊。他们的文章将于本月在网上发表。

研究团队的突破性设计是一种可以打破互惠性的天线，或者是传统天线特征的辐射中的自然对称性..在教科书中，天线发射和接收的角度模式被假定为相同的-如果天线打开一扇门让信号发出，信号可以通过同一扇门回来，并向源泄漏。通过打破互惠，UT奥斯汀研究人员的新天线可以独立地控制进出信号，具有很大的效率。

这种技术进步的主要优点是可以发出信号，同时防止噪声和回波回到天线，使更快的数据速率和改进的连接，同时需要较少的天线系统。除了电信外，新的天线技术可应用于医疗保健和天气跟踪等多种应用中的传感器，使传感器能够获取更强的信号，以便更准确地收集数据。

研究人员的新天线显示了发射和接收能力之间的巨大差异，从某一方向的接收效率比它们向同一方向的传输效率小数百倍。

传统的天线是相互作用的，这意味着它们不可避免地以同样的效率发送和接收信号。这意味着，如果传统天线是一个非常好的无线电波信号发射器，它也是一个非常好的接收器从同一个方向。实际上，这种特性并不总是一个有益的特性，因为发射天线容易吸收周围的反射或回声，从附近的障碍物反弹回来。这种噪音降低了传输信号的质量。

阿卢说：“我们的成就是打破了发射和接收信号之间的对称性，因此我们能够防止天线不得不监听影响光源的反射和回波。“我们表明，使用时间调制的行波天线可以有效地克服这些限制。”

在该小组的实验中，研究人员同时给天线输入了两个信号：一个是他们想要发射或接收的射频信号，另一个是微弱的低频调制信号，随着射频信号沿着它传播，这种信号会慢慢改变天线的特性。这种调制打破了天线在传输和接收中固有的对称性，克服了互易约束。

目前，在电信领域，基于磁铁的隔离器通常被用作天线系统的一部分，以防止接收到的信号进入传输放大器。研究人员认为，他们的新天线可能是一个有效的解决方案，以显著减少隔离器的需要，并减少电信系统的大小和成本。

研究人员目前正在研究如何将这一概念推广到光学等其他应用领域。他们设想，通过将这些概念推向更高的频率，将有可能打破类似的限制，影响能量收集设备，如热光伏电池。研究人员认为，他们的天线实验，扩展到光谱的红外部分，可能提供一条通往更高效的能量收集平台的路线。

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