我有一種變化的天線形式，提供了更普遍的感知和大規模的通信

麻省理工學院的研究人員開發了一個重新配置的天線，該天線會動態調節其頻率範圍，改變其物理形式，這使得與靜態天線更為普遍。

用戶可以伸展，彎曲或擠壓天線以對其輻射屬性進行可逆的更改，從而使設備可以在更廣泛的頻率範圍內工作，而無需複雜的移動部件。在可調節的頻率範圍內，重新配置的天線可以適應環境條件的變化並減少對幾個天線的需求。

“天線”一詞可以吸引思維金屬棒，例如舊電視機頂部的“兔耳”，但MIT團隊卻與超材料合作 – 工程材料，機械性能，例如剛性和強度，取決於材料組成部分的幾何位置。

結果是針對重新配置的天線的簡化設計，可用於諸如可穿戴設備中的能量傳輸，交通跟踪和探測的應用程序，以增強現實或無線通信在各種網絡協議中。

此外，研究人員開發了一種編輯工具，以便用戶可以生成單個的超材料天線，該天線可以使用激光切割器製成。

“通常，當我們考慮天線時，我們會考慮靜態天線 – 它們被捏造成具有某些特性，但這是如此。但是，使用可以在三個不同的幾何條件下變形的ACTIC超材料，我們可以輕鬆地更改天線的特性，在不製造新結構的情況下更改其幾何形狀。

“此外，我們可以利用天線的射頻特性因超材料的幾何形狀而變化，作為確定相互作用設計的新方法，” MIT機械工程研究生Marva Alalavi說。

它的合作者包括MIT學生Regina Zheng和Katherine Yang；電氣工程和計算機科學的麻省理工學院研究生Ticha Setapakdi；來自韓國圭爾豪科學技術研究所的蘇·喬恩·安加（Su Jon Anga）；以及密歇根大學副教授最古老的朱尼（Juni Zhu）的作者；電氣工程和計算機科學和機器工程系的TIBCO職業發展副教授StefaniMüller，人與工程工程與領導者以及信息學和人工智能實驗室之間的互動領導者。

一個 研究 將在軟件和用戶界面技術的ACM研討會上介紹（Uist 2025）在9月28日至10月1日在韓國普桑度過。

了解天線

儘管傳統天線發出並接收無線電信號，但在這項工作中，研究人員考慮了設備如何充當傳感器。團隊的目標是開發機械元素，該元素也可以用作探測的天線。

為此，他們使用了天線的“共振頻率”，這是天線最有效的頻率。

天線的共振頻率將從其形式的變化中變化。 （考慮一下左“兔子耳朵”的擴展，以減少靜態電視。）研究人員可以捕獲這些探測的轉變。例如，可以使用重新配置的天線來檢測人乳房的膨脹以控制其呼吸。

為了開發通用的重新配置天線，研究人員使用了超材料。這些工程材料可以編程為使用各種形式，包括可以旋轉，擠壓，伸展或彎曲的單個單元的定期位置。

通過變形超物質結構，您可以移動天線的諧振頻率。

Alalavi說：“為了引起共振頻率的變化，我們要么需要更改天線的有效長度，要么進入裂縫和孔中。超材料使我們只能從一個結構中獲得這些不同的狀態。”

該裝置稱為元安頓納，由材料的介電層組成，該材料夾在兩個導電層之間。

為了製作元 – 安特納，研究人員用激光切割機從橡膠葉子上切出一個介電激光器。然後，他們使用氣溶膠塗料在介電層上添加了一個斑塊，從而產生了共鳴的“ Patch -Antenna”。

但是他們發現，即使是最靈活的導電材料也無法承受天線會經歷的變形。

Alalavi解釋說：“我們做了很多測試和錯誤，以確定如果我們用柔性丙烯酸塗料覆蓋結構，它將保護迴路，以免過早破裂。”

用於製造商的手段

得益於解決製造問題的解決方案，研究人員創建了一種工具，該工具允許用戶開發和生產用於特定應用的Mematherial天線。

用戶可以確定天線貼片的尺寸，選擇介電層的厚度，並確定長度與超材料元素寬度的比率。然後，系統會自動模擬天線的諧振頻率範圍。

“超材料的美麗是，由於這是一個互連的連接系統，幾何結構使我們能夠降低機械系統的複雜性，” Alalavi說。

使用設計工具，研究人員在多個知識設備中包括元安納斯，包括動態調節家庭照明和耳機的窗簾，這些窗簾在降低噪音和透明模式之間順利傳遞。

例如，對於智能耳機，當元 – 安特納（Meta-Antenna）擴展和彎曲時，它會將諧振頻率轉移2.6％，從而切換耳機模式。團隊實驗還表明，該結構的薈萃安娜非常耐用，可承受超過10,000個壓縮。

由於天線貼片可以在任何表面上圖案化，因此可以與更複雜的結構一起使用。例如，天線可以包含在智能紡織品中，智能紡織品執行非不可創作的生物醫學發聲或溫度監測。

將來，研究人員希望為更廣泛的應用程序設計三維元抗Actianne。他們還想為設計工具添加更多功能，提高超材料結構的耐用性和靈活性，嘗試各種對稱超材料模式，並優化製造的某些手動階段。

這個故事重印為麻省理工學院新聞（web.mit.edu/newsoffice/），一個受歡迎的網站，涵蓋有關研究，創新和麻省理工學院教學的新聞。