기계 공학과 전자기학의 만남으로 미래 기술 구현

[아름이]

기계 공학과 전자기학의 만남으로 미래 기술 구현
연구원은 규정 준수 메커니즘을 지원하고 재구성 가능한 안테나를 만듭니다.
날짜:
2023년 2월 13일
원천:
펜 스테이트
요약:
재구성 가능한 안테나(멀리서 실시간으로 주파수 또는 방사 빔과 같은 속성을 조정할 수 있는 안테나)는 6G와 같은 미래 통신 네트워크 시스템에 필수적입니다. 그러나 현재의 많은 재구성 가능한 안테나 설계는 부족할 수 있습니다. 고온 또는 저온에서 기능 장애가 발생하거나 전력 제한이 있거나 정기적인 서비스가 필요합니다.

전체 이야기
재구성 가능한 안테나(멀리서 실시간으로 주파수 또는 방사 빔과 같은 속성을 조정할 수 있는 안테나)는 6G와 같은 미래 통신 네트워크 시스템에 필수적입니다. 그러나 현재의 많은 재구성 가능한 안테나 설계는 부족할 수 있습니다. 고온 또는 저온에서 기능 장애가 발생하거나 전력 제한이 있거나 정기적인 서비스가 필요합니다.

이러한 한계를 해결하기 위해 Penn State College of Engineering의 전기 엔지니어는 바인더 클립이나 활과 화살 뒤에 있는 동일한 기계 공학 개념인 호환 메커니즘과 전자석을 결합했습니다. 그들은 오늘(2월 13일) Nature Communications 에 개념 증명 재구성 가능 호환 메커니즘 지원 패치 안테나를 게시했습니다 .

"컴플라이언트 메커니즘은 움직임을 위해 경첩이 필요한 기존의 강체 메커니즘 대신 힘이 가해질 때 움직임을 생성하기 위해 재료 자체의 요소를 통합하는 엔지니어링 설계입니다."라고 박사 과정 학생이자 대학 전기 공학 및 컴퓨터 과학 학교(EECS)의 전임 연구원. "컴플라이언트 메커니즘 지원 개체는 특정 방향으로 반복적으로 구부러지고 열악한 환경을 견디도록 설계되었습니다."

재구성 가능한 안테나에 적용하면 불만 메커니즘 지원 암이 예측 가능한 방식으로 구부러져 경첩이나 베어링을 사용하지 않고도 작동 주파수가 변경됩니다.

"카멜레온이 피부의 작은 돌기를 움직여 색상을 변경하는 것처럼 재구성 가능한 안테나는 순응 메커니즘에 의해 활성화되는 기계적 특성을 구성하기만 하면 주파수를 낮음에서 높음으로 변경할 수 있습니다." -저자 Sawyer Campbell, EECS 연구 부교수.

순응 메커니즘 지원 설계는 일본의 종이 접기 기술에서 이름을 따온 기존의 종이접기 설계 기술을 대체합니다. 이 기술은 재구성이 가능하지만 견고성, 장기 신뢰성 및 고출력 처리 능력 면에서 동일한 이점이 없습니다.

Mackertich-Sengerdy는 "종이접기 안테나 설계는 나중에 응용 프로그램에 배치할 수 있는 소형 접기 및 보관 기능으로 유명합니다."라고 말했습니다. "그러나 이러한 종이 접기 접힌 구조가 배치되면 일반적으로 뒤틀리거나 구부러지지 않도록 복잡한 강화 구조가 필요합니다. 신중하게 설계되지 않으면 이러한 유형의 장치는 현장에서 환경 및 작동 수명 제한을 겪을 것입니다."

팀은 상용 전자기 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 원형의 홍채 모양 패치 안테나 프로토타입을 설명하고 설계했습니다. 그런 다음 신호가 안테나 테스트를 방해하는 것을 방지하는 전자파 흡수 재료로 절연된 Penn State의 무향실에서 주파수 및 방사 패턴 충실도뿐만 아니라 피로 실패에 대해 3D 인쇄하고 테스트했습니다.

시연을 위해 특정 주파수를 대상으로 설계된 프로토타입은 사람의 손바닥보다 약간 크지만, 이 기술은 더 높은 주파수를 위해 집적 회로 수준으로 확장하거나 더 낮은 주파수 애플리케이션을 위해 크기를 늘릴 수 있다고 연구원들은 말합니다.

연구자들에 따르면 끝없는 디자인 변형이 가능한 3D 프린팅의 부상으로 컴플라이언트 메커니즘 연구의 인기가 높아졌습니다. 기계 공학에 대한 Mackertich-Sengerdy의 배경은 전자기학에 이 특정 종류의 순응 메커니즘을 적용하는 아이디어를 그에게 제공했습니다.

공동 저자인 Douglas Werner, John L. 및 Genevieve H. McCain EECS 석좌 교수는 "이 논문은 전체 전자기학 커뮤니티를 위한 새로운 설계 패러다임으로서 순응 메커니즘을 소개하고 있으며 우리는 이것이 성장할 것으로 예상합니다."라고 말했습니다. "우리가 아직 꿈도 꾸지 못한 흥미로운 응용 프로그램을 통해 완전히 새로운 디자인 분야의 분기점이 될 수 있습니다."

출처 : https://www.sciencedaily.com/