Anzeige
The novel antennas may be useful in ever-shrinking and proliferating wireless systems such as emergency communications devices, micro-sensors and portable ground-penetrating radars to search for tunnels, caverns and other geophysical features.
NIST engineers are working with scientists from the University of Arizona (Tucson) and Boeing Research & Technology (Seattle, Wash.) to design antennas incorporating metamaterials—materials engineered with novel, often microscopic, structures to produce unusual properties. The new antennas radiate as much as 95 percent of an input radio signal and yet defy normal design parameters. Standard antennas need to be at least half the size of the signal wavelength to operate efficiently; at 300 MHz, for instance, an antenna would need to be half a meter long. The experimental antennas are as small as one-fiftieth of a wavelength and could shrink further.
In their latest prototype device,* the research team used a metal wire antenna printed on a small square of copper measuring less than 65 millimeters on a side. The antenna is wired to a signal source. Mounted on the back of the square is a “Z element” that acts as a metamaterial—a Z-shaped strip of copper with an inductor (a device that stores energy magnetically) in the center (see photo).
“The purpose of an antenna is to launch energy into free space,” explains NIST engineer Christopher Holloway, “But the problem with antennas that are very small compared to the wavelength is that most of the signal just gets reflected back to the source. The metamaterial makes the antenna behave as if it were much larger than it really is, because the antenna structure stores energy and re-radiates it.” Conventional antenna designs, Holloway says, achieve a similar effect by adding bulky “matching network” components to boost efficiency, but the metamaterial system can be made much smaller. Even more intriguing, Holloway says, “these metamaterials are much more ‘frequency agile.’ It’s possible we could tune them to work at any frequency we want, on the fly,” to a degree not possible with conventional designs.
The Z antennas were designed at the University of Arizona and fabricated and partially measured at Boeing Research & Technology. The power efficiency measurements were carried out at NIST laboratories in Boulder, Colo. The ongoing research is sponsored by the Defense Advanced Research Projects Agency.
* R.W. Ziolkowski, P. Jin, J.A. Nielsen, M.H. Tanielian and C.L. Holloway. Design and experimental verification of Z antennas at UHF frequencies. IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., 2009 vol. 8, pp. 1329-1332
Laura Ost | Quelle: Newswise Science News
Weitere Informationen: www.nist.gov
Weitere Berichte zu: Antennas > ground-penetrating radars > information technology > metamaterials > NIST > proliferating wireless system > Research & Technology > Small Molecule > standard antenna systems > Z-shaped strip of copper
Innovation promises expanded roles for microsensors
08.02.2012 | Purdue University
Automatisierungstechnik: neue Montageanlage ist Modellfabrik, Lehr- und Forschungsplattform
08.02.2012 | Hochschule Darmstadt
Wissenschaftler beobachten, wie Oxytocin zentrale Schaltstellen im Gehirn erreicht und das Verhalten beeinflusst
Kuschelhormon, Treuehormon, Angstlöser – häufig gebrauchte Schlagwörter für das Neuropeptid Oxytocin, das sich in den letzten Jahren als ein Stoff erwiesen hat, der unser Verhalten in zentralen Regionen des Gehirns positiv beeinflussen kann. Was jedoch bisher völlig unklar war: Wie gelangt dieser Botenstoff aus dem Hypothalamus in die Hirnbereiche, die ...
Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln speichert Informationen kostengünstig und umweltverträglich.
Entstanden ist das organische System in fächer- und länderübergreifender Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am KIT und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. Der DNA-Datenspeicher eignet sich unter anderem für biotechnische Anwendungen, etwa als Bauteil in Biosensoren.
Das System ...
Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO haben das bislang detailreichste Infrarotbild der Sternkinderstube des Carinanebels aufgenommen. Es zeigt vor dem spektakulären Hintergrund einer himmlischen Landschaft auf Gas, Staub und jungen Sterne zahlreiche nie gesehene Details und zählt zu den atemberaubendsten VLT-Bildern überhaupt.
Im Herzen der südlichen Milchstraße, im Sternbild Carina (Der Schiffskiel, [1]), befindet sich in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren die Sternkinderstube des Carinanebels. Diese ausgedehnte Wolke aus leuchtendem Gas und Staub ist von der Erde aus gesehen eine der nächstgelegenen Geburtsstätten massereicher Sterne.
Der Nebel beinhaltet einige der hellsten und ...
Auf der embedded world identifizieren Wissenschaftler der Fraunhofer ESK Lücken im Funkspektrum, um diese für zusätzliche Übertragungen zu nutzen.
Der in Halle 5, Stand 5-228, vorgestellte Prototyp zeigt das Funkspektrum in einem 3D-Spektrogramm, markiert die prognostizierten Lücken und prüft deren Eintreffen. Diese Methode, Cognitive Radio, verbessert die Übertragungsqualität in einem bereits vollen Funkspektrum ohne aufwändiges, statisches Koexistenzmanagement. Ziel ist eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Funk für die Automatisierung.
...
Eine Puppe in der Puppe und noch eine drumherum – so erklärt Thomas Fässler seine Moleküle: Er packt ein Atom in einem Käfig in noch ein weiteres Atomgerüst.
Mit ihrer großen Oberfläche könnten solche Strukturen als hocheffiziente Katalysatoren dienen. Wie bei dem russischen Holzspielzeug sitzt ganz innen drin ein einzelnes kleines Zinnatom, eingepackt in eine Hülle aus zwölf Kupferatomen, und diese ist nochmals umgeben von weiteren 20 Zinnatomen.
In der Arbeitsgruppe von Professor Fässler am Institut für Anorganische ...
Anzeige
Anzeige

Zwerggalaxie hat großen Hunger
08.02.2012 | Physik Astronomie
Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert
08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie
Obstacles No Barrier to Higher Speeds for Worms
08.02.2012 | Biowissenschaften Chemie
»Jede Sekunde zählt« Erster Internationaler Kongress zu Rettungsdienstsystemen in Neu Delhi
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Bauwerke gebrauchstauglich halten
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Wissenschaft im Dialog-Veranstaltungen im Wissenschaftsjahr 2012
08.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten