Podwójne anteny wzmocnią sygnał telefonu komórkowego

Niedawna wrzawa wokół anteny iPhone'a 4 uświadomiła konsumentom ograniczenia, z jakimi borykają się projektanci, próbując zbudować eleganckie, kompaktowe gadżety, które również mają dobre połączenie. Naukowcy z Rice University opracowali projekt, który może sprawić, że obawy o sygnał odejdą w przeszłość, a także wydłużyć żywotność baterii. W konstrukcji zastosowano dwie anteny, które skupiają swoją moc w różnych kierunkach.

Obwód radiowy: Ten bezprzewodowy nadajnik został podłączony do trzech anten kierunkowych, konfiguracji, która pokazuje, w jaki sposób telefony komórkowe mogą oszczędzać energię, kierując sygnały radiowe w kierunku wież komórkowych.

Antena w Twoim obecnym telefonie komórkowym wysyła sygnał we wszystkich kierunkach. Tylko niewielka część tej energii faktycznie dociera do stacji bazowej, mówi Lin Zhong , którego grupa badawcza bada sposoby na zwiększenie wydajności urządzeń komputerowych. Mówi, że jest to nie tylko marnowanie czasu pracy baterii telefonu komórkowego, ale także niepotrzebne zakłócenia dla innych użytkowników.

Anteny emitujące energię w węższym paśmie mogą być bardziej wydajne. Wieże komórkowe wykorzystują tę taktykę, z kilkoma antenami skierowanymi w różnych kierunkach, aby lepiej służyć użytkownikom. Grupa Zhonga we współpracy z kolegą Ashutosh Sabharwal , opracował prototypowy system antenowy, który może dać tę możliwość samym telefonom komórkowym, oszczędzając energię i wydłużając żywotność baterii.

Naukowcy podłączyli mały nadajnik Wi-Fi do trzech tanich kierunkowych anten patch skierowanych w różnych kierunkach, a także do standardowej anteny dookólnej. Tylko jedna z czterech była aktywna w danym momencie, przy czym antena kierunkowa służyła do wysyłania danych do stacji bazowej, a antena dookólna służyła do ich odbioru.

System został zamontowany na zmotoryzowanej platformie wirującej, aby przetestować jego najważniejszą cechę: zdolność do pozostawania w kontakcie, gdy orientacja urządzenia zmieniała się podczas jego obracania (poprzez przełączenie na dowolną antenę, która była zwykle zorientowana w kierunku stacji bazowej). Anteny kierunkowe monitorowały jakość pakietów odbieranych ze stacji bazowej, aby zdecydować, który z nich powinien wysłać następny pakiet.

Nawet przy obrocie z jednym obrotem na sekundę prototyp mógł przesyłać strumieniowo wideo z prawie zerowymi zakłóceniami. Sugeruje to, że to podejście sprawdzi się w rzeczywistych sytuacjach, mówi Zhong. W ciągu tygodnia zebrał dane z akcelerometrów i kompasów 11 smartfonów używanych przez prawdziwych ludzi i stwierdził, że te telefony rzadko obracają się z prędkością większą niż jedna trzecia obrotu na sekundę, gdy są podłączone.

Obecny prototyp wykorzystywał częstotliwości Wi-Fi, ponieważ ogólnodostępne anteny kierunkowe Wi-Fi są łatwiejsze do zdobycia. Ale wyniki odnoszą się do dowolnej częstotliwości, mówi Zhong. Jego grupa pracuje nad wersją, która łączy wiele anten z telefonami komórkowymi Nexus One z systemem operacyjnym Android, a także nad komputerowymi symulacjami tego podejścia. Jak mówi, dotychczasowe wyniki potwierdzają testy Wi-Fi.

Wszystkie wyniki sugerują, że użycie tylko dwóch anten w telefonie przyniosłoby znaczne oszczędności, mówi Zhong. Dzięki jednej antenie z tyłu i jednej z przodu możesz podwoić siłę sygnału na obrzeżach sieci w porównaniu ze zwykłą anteną i zmniejszyć o połowę energię potrzebną w centrum sieci.

Spencer Webb, prezes System antenowy , firma z New Hampshire, która projektuje anteny do wszystkiego, od telefonów komórkowych po urządzenia medyczne, zgadza się, że dwie oddzielne anteny z przodu iz tyłu mogą pomóc telefonowi komórkowemu w różnych sytuacjach. Jednym z przykładów jest to, że gdy umieścisz urządzenie na powierzchni, może ono przełączyć się na najwyższą antenę, aby uniknąć zakłóceń, mówi Webb.

Wiele anten może również pomóc ominąć problem uścisku użytkownika utrudniającego połączenie, problem, który wielu zna już dzięki rozgłosowi związanemu z wprowadzeniem iPhone'a 4 firmy Apple, dodaje Webb. Gdybyś miał, powiedzmy, podwójne anteny i używał ich mądrze, być może mógłbyś zapobiec niektórym z tych problemów, zmieniając antenę, gdy osoba zmienia położenie ręki, mówi.

Jednak jednym z powodów kontrowersji związanych z iPhone'em, nazwanym anteną firmy Apple, są ścisłe ograniczenia przestrzeni i konstrukcji w smartfonach, dodaje Web. Urządzenia takie jak Droid X i HTC Evo sugerują, że większe smartfony stają się popularne wśród projektantów, mówi Webb. Ale czy umieścili tam więcej miejsca na antenę? Nie.

Inżynierowie zajmujący się antenami zazwyczaj przegrywają w walce o miejsce na akumulator lub inne komponenty, mówi Webb. Aby zrobić miejsce na dodatkową antenę, producenci będą potrzebować kompaktowych komponentów, które zapewniają dużą oszczędność miejsca. Może to stać się możliwe, gdy koszty i rozmiary niezbędnych chipów spadną, a operatorzy telefonii komórkowej przeniosą się na sieci komórkowe nowej generacji, takie jak LTE i 4G, które wykorzystują mniejsze anteny, mówi Zhong, chociaż strategia może zyskać bardziej natychmiastową popularność w inne typy urządzeń. Na przykład w laptopie dostępne jest więcej miejsca, takie jak tył ekranu, mówi Webb.

ukryć