創(chuàng )意設計-將天線(xiàn)縫進(jìn)衣服中

科學(xué)家使用塑料薄膜和金屬線(xiàn)將無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)直接縫入衣料中

據美國每日科學(xué)網(wǎng)站近日報道，為了使通訊設備變得更加方便可靠，美國俄亥俄州立大學(xué)的科學(xué)家研制出了新方法，可以使用塑料薄膜和金屬線(xiàn)將無(wú)線(xiàn)電天線(xiàn)直接縫入衣料中，新天線(xiàn)系統能接收到無(wú)線(xiàn)電信號的范圍是傳統天線(xiàn)的4倍?？茖W(xué)家們表示，下一代通訊系統可能要靠縫紉機來(lái)完成。相關(guān)研究發(fā)表在美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì )(IEEE)最新出版的《天線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)傳播快報》上。

新技術(shù)將天線(xiàn)縫入布料中

對很多步兵來(lái)說(shuō)，活動(dòng)性和進(jìn)行通訊常常不可兼得，弄得他們手足無(wú)措。他們使用的天線(xiàn)可能很大，也不太方便添加到他們已有的沉重負載上。

“我們的主要目標是改進(jìn)通訊的可靠性，同時(shí)讓士兵更方便活動(dòng)。”該研究的領(lǐng)導者、俄亥俄州立大學(xué)電子與計算機工程系副教授陳植琪(音譯)表示，“不過(guò)，警察、消防戰士、航天員等人也可以使用這項技術(shù)，以便騰出手來(lái)進(jìn)行其他重要活動(dòng)。”

以前就有科學(xué)家提出將通訊設備內嵌于衣服中。最新系統汲取了以前研究的精髓，并采用一種新方法將所有設備有效地整合在一起，而且科學(xué)家們也在整個(gè)系統中添加了一塊獨特的計算機控制設備，讓多個(gè)天線(xiàn)能在一塊布料上協(xié)同工作。

該大學(xué)電子科學(xué)實(shí)驗室主任約翰·弗拉卡斯表示：“我們不會(huì )看到手機上的天線(xiàn)，因為天線(xiàn)已成為手機零件的一部分內置于其中了，現在，我們希望能在衣服上做到這一點(diǎn)。”

工程師們通過(guò)將多層薄層黃銅蝕刻于商用塑料薄膜FR-4上制造出了一個(gè)模型天線(xiàn)。這種薄膜輕便且柔軟，能夠被縫入織物中?？茖W(xué)家們將這種薄膜織入一件馬甲的胸部、背部和雙肩四個(gè)位置上。在實(shí)驗室測試中，新天線(xiàn)系統能夠提供比傳統軍用天線(xiàn)更強的信號，使其能夠接收的信號范圍是以前的4倍。

工程師們也在研究將這種天線(xiàn)直接打印在衣服上，同時(shí)也在嘗試使用金屬線(xiàn)將天線(xiàn)直接縫入衣服中，并將一臺普通的家庭縫紉機搬入了實(shí)驗室中。測試結果表明，他們可以將天線(xiàn)繡進(jìn)棉、塔夫綢等布料中。

關(guān)鍵是讓天線(xiàn)能“通話(huà)”的網(wǎng)絡(luò )通訊代碼

然而，當天線(xiàn)同人體皮膚接觸時(shí)，身體一般會(huì )吸收無(wú)線(xiàn)電信號并形成一個(gè)短路，而且，如果天線(xiàn)的位置放置不當，當人背著(zhù)墻或其他障礙物移動(dòng)時(shí)，人體可能會(huì )阻止無(wú)線(xiàn)電接收或發(fā)送信號。

俄亥俄州立大學(xué)的科學(xué)家們讓幾塊協(xié)同工作傳遞或接收信號的天線(xiàn)環(huán)繞身體，從而克服了這些問(wèn)題。另外，該大學(xué)的博士生李永吉(音譯)也研制出了一個(gè)計算機控制設備——一個(gè)比信用卡小一點(diǎn)、一英尺厚的金屬盒子，并使用工程師們研發(fā)出的能協(xié)調天線(xiàn)間信號的網(wǎng)絡(luò )通訊代碼對天線(xiàn)進(jìn)行控制?？茖W(xué)家們將這個(gè)計算機控制設備織在人的腰帶上，不管人面朝哪個(gè)方向，添加的這塊計算機控制設備會(huì )感應身體的運動(dòng)并打開(kāi)天線(xiàn)，以激活給定身體位置表現最好的那個(gè)天線(xiàn)。

所以，科學(xué)家們研制出的新通訊系統能在各個(gè)方向發(fā)送和接收信號，而且，當這套系統穿過(guò)墻壁或者位于一個(gè)建筑物內時(shí)，都能發(fā)送和接收信號，也不需要穿戴者攜帶額外的天線(xiàn)。研究人員在電子科學(xué)實(shí)驗室的過(guò)道內(在此處，門(mén)和窗都會(huì )干擾信號)對其性能進(jìn)行了測試，結果發(fā)現，其能高效地接收和發(fā)送信號。

陳植琪表示，為每個(gè)人配置一套這樣的天線(xiàn)系統需要花費200美元，但規?；a(chǎn)會(huì )大幅降低成本。工程師們正在同天線(xiàn)設計公司攜手為這項技術(shù)申請專(zhuān)利并對其進(jìn)行商業(yè)化的生產(chǎn)。

弗拉卡斯認為，這項技術(shù)也適合普羅大眾使用。而且，老人、殘障人士也可以穿戴這種衣服，在緊急時(shí)同外界聯(lián)絡(luò )。他說(shuō)：“想象由這種技術(shù)制成的一件馬甲或T恤，我們就會(huì )覺(jué)得很喜歡。