211service.com
Dobbelte antenner ville booste mobiltelefonsignaler
Den seneste furore over iPhone 4's antenne har gjort forbrugerne opmærksomme på de begrænsninger, designere står over for, når de forsøger at bygge slanke, kompakte gadgets, der også får en god forbindelse. Forskere ved Rice University har fundet frem til et design, der kunne gøre signalbekymringer til fortiden og forlænge batteriets levetid. Designet bruger to antenner, der fokuserer deres kraft i forskellige retninger.
Radiokredsløb: Denne trådløse sender er blevet forbundet til tre retningsbestemte antenner, en opsætning, der viser, hvordan mobiltelefoner kan spare strøm ved at dirigere radiosignaler mod mobiltårne.
Antennen i din nuværende mobiltelefon sender et signal ud i alle retninger. Kun en lille brøkdel af den energi når faktisk basestationen, siger Lin Zhong , hvis forskningsgruppe undersøger måder at gøre computerenheder mere effektive på. Ikke alene er dette spild af en mobiltelefons batterilevetid, siger han, men det skaber unødvendig interferens for andre brugere.
Antenner, der udstråler energi i et smallere bånd, kan være mere effektive. Mobiltårne bruger denne taktik med flere antenner, der peger i forskellige retninger for bedre at betjene brugerne. Zhongs gruppe, i samarbejde med kollega Ashutosh Sabharwal , har udviklet et prototype antennesystem, der kunne give den evne til mobiltelefoner selv, spare energi og forlænge batteriets levetid.
Forskerne tilsluttede en lille Wi-Fi-sender til tre billige retningsbestemte patch-antenner, der vender i forskellige retninger, samt en standard omni-direktionel antenne. Kun én af de fire var aktiv på ethvert tidspunkt, hvor den retningsbestemte antenne blev brugt til at sende data til basestationen, og den rundstrålende til at modtage dem.
Systemet blev monteret på en motoriseret roterende platform for at teste dets mest afgørende kvalitet: evnen til at forblive forbundet, når enhedens orientering ændrede sig, mens den roterede (ved at skifte til den antenne, der generelt var orienteret mod basestationen). Retningsantennerne overvågede kvaliteten af pakker modtaget fra basestationen for at beslutte, hvilken af dem der skulle sende den næste pakke.
Selv når den blev drejet med én omdrejning i sekundet, kunne prototypen streame video med næsten ingen interferens. Det tyder på, at tilgangen ville fungere godt i virkelige situationer, siger Zhong. Han indsamlede en uges data fra accelerometre og kompasser på 11 smarttelefoner, der faktisk blev brugt af rigtige mennesker, og fandt ud af, at disse telefoner sjældent blev roteret med mere end en tredjedel omdrejning i sekundet, mens de var tilsluttet.
Den nuværende prototype brugte Wi-Fi-frekvenser, fordi det er nemmere at anskaffe sig direkte retningsbestemte Wi-Fi-antenner. Men resultaterne gælder for enhver frekvens, siger Zhong. Hans gruppe arbejder på en version, der forbinder flere antenner til Nexus One-mobiltelefoner, der kører Android-operativsystemet, samt computersimuleringer af tilgangen. Resultaterne hidtil understøtter Wi-Fi-testene, siger han.
Alle resultater tyder på, at brug af kun to antenner i en telefon ville give betydelige besparelser, siger Zhong. Med en antenne på bagsiden og en på forsiden kan du fordoble signalstyrken på kanten af netværket sammenlignet med en almindelig antenne, og halvere den nødvendige energi, når du er i midten af netværket.
Spencer Webb, præsident for AntennaSys , et firma i New Hampshire, der designer antenner til alt fra mobiltelefoner til medicinsk udstyr, er enig i, at to separate antenner foran og bagpå kan hjælpe en mobiltelefon i en række forskellige situationer. Et eksempel er, at når du placerer en enhed ned på en overflade, kan den skifte til den øverste antenne for at undgå interferens, siger Webb.
Flere antenner kan også gøre det muligt at omgå problemet med en brugers greb, der hindrer forbindelsen, et problem, som mange nu er bekendt med takket være reklamen omkring Apples iPhone 4-lancering, tilføjer Webb. Hvis du f.eks. havde to antenner og brugte dem klogt, kunne du måske forhindre nogle af disse problemer ved at skifte antenne, når en person ændrer håndposition, siger han.
En af grundene til kontroversen om Apples iPhone – kaldet antennagate – er imidlertid de stramme begrænsninger på plads og design i smartphones, tilføjer Web. Enheder som Droid X og HTC Evo har antydet, at større smartphones er ved at blive populære blandt designere, siger Webb. Men satte de mere antenneplads derinde? Ingen.
Antenneingeniører taber typisk i kampen om plads til batteriet eller andre komponenter, siger Webb. Kompakte komponenter, der giver store pladsbesparelser, vil være nødvendige for at producenterne kan give plads til en ekstra antenne. Det kan blive muligt, efterhånden som de nødvendige chips falder i omkostninger og størrelse, og efterhånden som mobiltelefonoperatører bevæger sig mod næste generations mobilnetværk, såsom LTE og 4G, der bruger mindre antenner, siger Zhong, selvom strategien kan få mere øjeblikkelig indpas i andre typer enheder. I en bærbar computer er der for eksempel mere plads som bagsiden af skærmen tilgængelig, siger Webb.