创意设计-将天线缝进衣服中

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科学家使用塑料薄膜和金属线将无线电天线直接缝入衣料中


据美国每日科学网站近日报道，为了使通讯设备变得更加方便可靠，美国俄亥俄州立大学的科学家研制出了新方法，可以使用塑料薄膜和金属线将无线电天线直接缝入衣料中，新天线系统能接收到无线电信号的范围是传统天线的4倍。科学家们表示，下一代通讯系统可能要靠缝纫机来完成。相关研究发表在美国电气和电子工程师协会(IEEE)最新出版的《天线与无线传播快报》上。
新技术将天线缝入布料中
对很多步兵来说，活动性和进行通讯常常不可兼得，弄得他们手足无措。他们使用的天线可能很大，也不太方便添加到他们已有的沉重负载上。
“我们的主要目标是改进通讯的可靠性，同时让士兵更方便活动。”该研究的领导者、俄亥俄州立大学电子与计算机工程系副教授陈植琪(音译)表示，“不过，警察、消防战士、航天员等人也可以使用这项技术，以便腾出手来进行其他重要活动。”
以前就有科学家提出将通讯设备内嵌于衣服中。最新系统汲取了以前研究的精髓，并采用一种新方法将所有设备有效地整合在一起，而且科学家们也在整个系统中添加了一块独特的计算机控制设备，让多个天线能在一块布料上协同工作。
该大学电子科学实验室主任约翰·弗拉卡斯表示：“我们不会看到手机上的天线，因为天线已成为手机零件的一部分内置于其中了，现在，我们希望能在衣服上做到这一点。”
工程师们通过将多层薄层黄铜蚀刻于商用塑料薄膜FR-4上制造出了一个模型天线。这种薄膜轻便且柔软，能够被缝入织物中。科学家们将这种薄膜织入一件马甲的胸部、背部和双肩四个位置上。在实验室测试中，新天线系统能够提供比传统军用天线更强的信号，使其能够接收的信号范围是以前的4倍。
工程师们也在研究将这种天线直接打印在衣服上，同时也在尝试使用金属线将天线直接缝入衣服中，并将一台普通的家庭缝纫机搬入了实验室中。测试结果表明，他们可以将天线绣进棉、塔夫绸等布料中。
关键是让天线能“通话”的网络通讯代码
然而，当天线同人体皮肤接触时，身体一般会吸收无线电信号并形成一个短路，而且，如果天线的位置放置不当，当人背着墙或其他障碍物移动时，人体可能会阻止无线电接收或发送信号。
俄亥俄州立大学的科学家们让几块协同工作传递或接收信号的天线环绕身体，从而克服了这些问题。另外，该大学的博士生李永吉(音译)也研制出了一个计算机控制设备——一个比信用卡小一点、一英尺厚的金属盒子，并使用工程师们研发出的能协调天线间信号的网络通讯代码对天线进行控制。科学家们将这个计算机控制设备织在人的腰带上，不管人面朝哪个方向，添加的这块计算机控制设备会感应身体的运动并打开天线，以激活给定身体位置表现最好的那个天线。
所以，科学家们研制出的新通讯系统能在各个方向发送和接收信号，而且，当这套系统穿过墙壁或者位于一个建筑物内时，都能发送和接收信号，也不需要穿戴者携带额外的天线。研究人员在电子科学实验室的过道内(在此处，门和窗都会干扰信号)对其性能进行了测试，结果发现，其能高效地接收和发送信号。
陈植琪表示，为每个人配置一套这样的天线系统需要花费200美元，但规模化生产会大幅降低成本。工程师们正在同天线设计公司携手为这项技术申请专利并对其进行商业化的生产。
弗拉卡斯认为，这项技术也适合普罗大众使用。而且，老人、残障人士也可以穿戴这种衣服，在紧急时同外界联络。他说：“想象由这种技术制成的一件马甲或T恤，我们就会觉得很喜欢。