Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 32 reacties

Door antennes met 3d-printtechnieken op bolvormige oppervlaktes te printen, zijn onderzoekers erin geslaagd zeer kleine antennes te produceren die toch zeer goed presteren. De antennes kunnen onder meer in mobiele telefoons worden gebruikt.

Met steeds kleiner wordende elektronica slinken ook de antennes voor communicatie. Waar componenten als transistors echter zuiniger worden en sneller kunnen schakelen, hebben antennes geen profijt van kleinere afmetingen: hoe kleiner de antenne, hoe slechter hij functioneert. Bij een antenne die kleiner is dan een kwart golflengte van de radiosignalen die hij moet opvangen, nemen reikwijdte, effectiviteit en bandbreedte aanzienlijk af.

Door antennes echter op een bolvormig oppervlak te printen, kan de antenneoppervlakte fors toenemen, wat tot betere prestaties kan leiden. De onderzoekers, werkzaam bij de universiteit van Illinois, maken gebruik van printtechnieken die voorheen alleen op platte oppervlakken konden worden toegepast. Zij pasten de technieken aan om voldoende geleidende zilverdeeltjes aan bolvormige oppervlakken te laten hechten. Volgens de onderzoekers grenzen de prestaties van hun 'driedimensionale' esa's aan het theoretisch maximum.

De zilverspoortjes voor de kleine antennes worden op of aan de binnenkant van halve bolletjes glas geprint. Aan de binnenkant geprinte antennes kunnen meer mechanische stress weerstaan, maar indien nodig kan een extra coating worden aangebracht voor meer bescherming tegen omgevingsfactoren. Het ontwerp van de bolvormige antennes zou eenvoudig kunnen worden aangepast om signalen van verschillende golflengtes te ontvangen en de antennes zo geschikt te maken voor een breed toepassingsgebied, van mobiele telefoons tot ontvangers voor uav's.

Bolvormige, geprinte antenne
Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (32)

Leuk werk van de groep van Jennifer Lewis. Volg haar werk altijd nauwlettend. Het verscheen onlangs op de voorpagina van Advanced Materials, een hoog aangeschreven blad voor materiaal wetenschappen.

Het moeilijke aan dit werk was het printen van het materiaal op een bol/hol voorwerp. Er worden inkten met metalen nanoparticles geprint en als je die onder een bepaalde hoek print, dan blijft het niet op zijn plaats liggen, maar vloeit naar beneden.
Hier gebruiken ze een 72% inkt, met een hoge(re) viscositeit en printen onder een hoek van 10-45°. Na het printen verhitten ze de antennes voor 3 uur in een oven op 550°C. Vrij extreme temperaturen. Dat moeten ze nog naar beneden zien te halen.

Overigens gaat het printen niet erg snel, 100-1000 µm/s en duurt het printen van een enkele antenne tussen 0.5-3 uur!
zo 'simpel' en toch zo doeltreffend.
anderzijds, als die scale klopt die er bij staat ie het wel iets te groot voor in een gemiddelde smartphone tegenwoordig :)
Inderdaad, maar voor een eerste stap is het toch wel mooi dat zoiets kan.

De getoonde zou wel geschikt zijn in grotere apperatuur, en daar misschien beter/gelijk presteren als een externe antenne (router ofzo).
Ik ben benieuwd naar het stralingsdiagram van zo'n breedbandige antenne, want het lijkt mij met zo'n vorm dat door de reflectoren (antennes van lagere frequenties) en directoren (antennes hogere frequenties) het behoorlijk richtingsgevoelig wordt.

M.a.w. de richtingsgevoeligheid is dan per frequentie verschillend.

[Reactie gewijzigd door slb op 17 maart 2011 15:06]

Directoren zitten voor een straler en bundelen het signaal die kant op.

Reflectoren zitten achter een straler en verhinderen dat het signaal die kant op gaat.

Een zo ontwikkelde antenne (met directoren en een of meer reflectoren) noemt men een yagi. Dus een director/reflector op zich heeft NIETS te maken met of het voor een hoge of lage frequentie is.

Kijk bijvoorbeeld ook hier maar eens:

http://www.tpub.com/conte...s/mm50058/mm500580201.htm
Waarom moet het richtingsgevoelig worden? Je kan zo een antenne niet vergelijken met een klassieke yagi opstelling.
Daarbij lees ik in het artikel nergens dat de antennes breedbandig zijn. Het ontwerp kan aangepast worden voor een groot frequentiebereik, maar dat wil in mijn ogen niet zeggen dat de antenne breedbandig is. Je kan bv zo een 3D antenne ontwikkelen voor 10 MHz, maar ook voor 5 GHz bv. Maar dat hoeft niet één en dezelfde antenne te zijn.

Verder zie ik niet wat directoren en reflectoren te maken hebben met respectievelijk lage en hoge frequenties.
Als een dergelijke antenne op de bol geprint wordt, maar daarna in een enigsinds vlak wordt toegepast, zie ik het probleem niet?

Zo te zien is zo'n antenne 0.8x2cm? dan passen er ook nog wel twee op hetzelfde oppervlakte als de gemiddelde smartphone batterij.

Maar ik denk eerder dat er bedoeld wordt dat hierdoor masten van telecommunicatie kleiner kunnen en makkelijker geplaatst kunnen worden. Een dergelijke antenne is blijkbaar niet al te zwaar, gezien deze ook voor uav's gebruikt kan worden in de toekomst.
Golflengte=lichtsnelheid / frequentie

Bij 800 MHz is een kwartgolf 9cm, en bij 2,4GHz 3cm, zelfs een open dipool (2x kwartgolf) lijkt mij dan niet echt een probleem voor toepassing in een mast qua afmeting of gewicht.

Voor kleine, op grote afstand bestuurbare voertuigen (UAV) kunnen deze antennes door de geringe afmeting en gewicht inderdaad wèl een uitkomst zijn.
zoals in de iphone 4 :P
Gaaf maar een bol lijkt me geen ideale vorm om in je telefoon weg te werken.
Je ziet nu vaak dat het een vorm is die de buitenkant van de telefoon volgt is.

Wat ik niet helemaal op kan maken uit de tekst is of het alleen goed werkt op een bol of het vooral de oppervlakte winst is die er voor zorgt dat je meer antenne kwijt kunt en het dus ook op een niet bol vormig maar wel 3d object zou kunnen werken.

edit:
Thnx voor de toelichtingen hieronder :D

[Reactie gewijzigd door kaaas op 17 maart 2011 15:27]

Ach een bolletje in je toestel zal jij nooit merken ;) (tenzei je hem openmaakt natuurlijk :P) Maar je hebt helemaal gelijk, betekend dit dan ook dat je het langs de rand van je toestel kan laten lopen oid?
Volgens het bronartikel wel iig:
"Other non-spherical ESAs can be designed and printed using a similar approach to enable integration of low Q antennas on, for example, the inside of a cell phone case or the wing of an unmanned aerial vehicle."

voor traditionele cylindervormige antenne's zal het dus ook wel mogelijk zijn.
De bron verduidelijkt dat het op om het even welk 3D object geprint kan worden, de binnen- of buitekant van een bol zijn gewoon voorbeelden. Eigenlijk is het dus juist wel heel goed weg te werken in een telefoon: het kan gewoon op de binnenkant van de telefoon geprint worden.
Wat een prestatie en idee... eindelijk zullen antenne problemen hopelijk weg zijn....
Er is 1 simpele wet, alles wat minder dan een hele golf is aan een antenne is puur verlies, want je moet de lengte van een antenne dan gaan aanpassen met spoelen en condensatoren en dat geeft altijd een berg verlies. Ik heb hier een hele golf antenne hangen voor 20 meter en een mobiele antenne voor dezelfde frequentie en als je op een paar honderd meter gaat meten zie je een enorm verschil in veldsterkte tussen die twee en dat geldt voor elke frequentie die er is en zeker beneden de 75cm golflengte. Kijk het wordt iets anders naarmate je hoger in de banden gaat, maar daar ging het even niet om.
Zo klein is het anders niet als je de foto bekijkt, in een moderne smartphone is daar zelfs helemaal geen plaats voor...
Waarschijnlijk is dit alleen maar een proef exemplaar. Waarom zou je je idee gelijk al zo klein willen maken terwijl het voor het testen van jouw idee niet uitmaakt wat de schaal is zolang de signalen ook maar in verhouding zijn.
Misschien kan iemand de link naar het oorspronkelijke artikel nog even repareren?
Dit soort foutjes worden verbeterd als je er een opmerking over maakt op de juiste plek.

Edit: bijzonder dat iemand met een mededeling op de foute plek als 'ontopic' wordt gemodereerd en dat deze mod (wel logisch) dan lager wordt gemod op 'offtopic'. Lijkt mij dat er iets fout is met de moderaties ;-)?

[Reactie gewijzigd door Xirt op 17 maart 2011 16:51]

Er staat dat het printen aan de binnenkant van de bol gebeurd, terwijl de afbeelding juist het tegenovergestelde laat zien. Nu vraag ik mij af of dit louter een voorbeeld is van het printen op een bolvormig oppervlak of dat er ergens een foutje is gemaakt. Overigens vind ik de antenne op de afbeelding nog steeds redelijk groot eruit zien (drie bij twee centimer?): hoe verwerk je zoiets in een telefoon?
Er staat dat het printen op de bol of aan de binnenkant gebeurd ;)
Zeer interessant, de micro-elektronica wordt alsmaar kleiner en dat gaat alleen met zulke kleine doorbraakjes, die er voor zorgen dat het beetje bij beetje kleiner (en efficiënter) wordt.

Proficiat voor de universiteit van Illinois!
Als ik zo naar het plaatje kijk en de schaal van 1cm erbij zie, lijkt me dit toch te groot voor een telefoon? Of zou het ook nog kleiner (en nog steeds effectief) gemaakt kunnen worden?
In het principe kun je dit natuurlijk op elk oppervlak doen, bij het ontwerp van de antenne is ook de vorm van het oppervlak waarop je hem print van belang. Kortom een antenne voor b.v. 900 Mhz ziet er op een bol geheel anderes uit als op b.v. een kubus of op de binnenkant van een telefoon.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True