据报道,芯片通讯技术的一个屏障是无线电和微波频率上电磁波的等级,它们是现代无线通讯的核心技术,相对较大的波长限制其微型化设计。科学家试着超越这一限制,探索潜在的光学传输,利用更小的波长属性,例如:太赫兹、红外线和可见光频率。
目前,美国波士顿学院一支研究小组设计了首个纳米等级无线通讯系统,这项最新研究报告发表在近期出版的《自然科学报告》上,此外,该设备提供一个“面内”结构,在一个单通路上具有双向信息传输和恢复。
这项新技术可以使用天线操作在可见波长范围内,基于一个空前控制方式发送和接受表面等离子。该发现标志着纳米等级通讯技术、当前无线通讯系统的一个重要发展阶段,芯片通讯系统可用于高速通讯、高效等离子波导和面内线路转接,这一过程当前用于液晶显示器。研究报告合著作者胡安-梅洛(Juan M. Merlo)指出,基于近场扫描光学显微镜,这种设备可在多个波长范围进行通讯。
研究小组成员、物理学教授迈克尔·诺顿(Michael J. Naughton)说:“该技术可显著近场传输技术,使波长宽度提高4倍,这接近于真实的远场传输技术,差不多人们日常生活的所有电子设备都依赖于远场传输技术。”
研究小组指出,对于之前的等离子波导技术,该设备可提高60%的信息传输能力,比等离子纳米线波导传输速度快50%。
表面等离子元是电子振动与电磁场和金属界面结合在一起,基于它们的独特能力,表面等离子可以限制能量在交界面。研究人员试着探索表面等离子的亚波长能力,研究出金属结构设计,其中包括等离子天线。
苹果专利:特殊颜料纳米助无线通讯更畅通
美国专利商标局日前公布了一项苹果公司申请的专利,该专利描述了一种球状型纳米粒子以及一种特殊的颜料纳米粒子,其可通过丝网印刷和喷漆工艺应用于设备之上。
如果你是工业设计方面的行家,也许会对这项技术感兴趣,但“内行看门道,外行看热闹”,对多数人而言可能就不知所云了。但不可否认的是,这是一项有趣的发明,因为这个着色工艺将可以应用在来来的苹果设备产品上。
这项专利名为“改变材料的颜色”,文件详细介绍了一种可以改变装饰品表面以及颜色的特殊处理手段。其中一个实例中指出,应用于装饰品表面的油墨可以包含一个悬浮着基质小颗粒的悬浮阵列,每个小颗粒被包含在一个期望的总直径内,基于小颗粒的等离子体共振使用户感知到一款期待的色彩。
文件指出,通过把这种特殊的油墨粒子应用到电子设备的天线窗口,不连续的间断点通常会很明显地被大幅度屏蔽。采取这样的方式可以让所有的电子设备形成类似金属表面外观,从而让无线通信路径保持畅通无阻。苹果这项专利于 2013 年秋季提交申请,由 Lucy Browning 和 Christopher Prest 联合发明。
纳米尺寸THz级高频天线问世 速率是当前无线万倍
德国Karlsruhe理工学院的一个研究团队宣布,已开发出一种频率达数太赫兹(multi-terahertz)的天线,并可望为未来更高性能的数据网络技术铺路。
该研究团队是利用电子束光刻(electron beam lithography tool)工具,用金(gold)在玻璃基板上打造天线阵列;团队领导人Hans-Juergen Eisler表示,他们打造出尺寸在70-250纳米之间的half-lambda振荡器(resonator)组件,可支持宽广的光波频谱。
那些天线的波长可支持500,000 GHz以上的频率;由于目前没有半导体组件能驱动这些天线,因此研究人员采用白色光线来激发它们。每根天线会在(与色光相同的)特定频率下共振,组成数据传输速率比目前无线宽带技术高1万倍的频率复用宽带阵列。而Eisler解释,那些光束的调制则是透过迭加原理(superposition principle)的运用。
由于缺乏可用的半导体组件来驱动那些天线,该研究团队打算采用非传统方法来传送与收发数据。“我们可能会利用量子技术来开发纳米交换器组件;”Eisler表示,但因为量子计算机还在非常初期开发阶段,因此这种光学天线的实际应用可能还得等5-10年。
2076年,无线通讯覆盖全世界
未来的60年,我们将在无线技术领域看到什麽更精采的进展?
EDN2016年60岁了!在过去的一甲子,无线技术突飞猛进,实现了人类无远弗届的通讯;而在未来的60年,我们又将在这个技术领域看到什麽更精彩的进展?
智慧型手机会变成“软骨头”
为了实现让终端设备能够随心所欲变换形状的目标,未来所有的电子零组件将会朝软性、可挠取的方向发展;例如Nokia就展示过一款透明的软性智慧型手机概念,能缠绕在手腕上或是铺平在桌面上使用。
IBM开发了一种三段式(three-stage)石墨烯RF接收器IC,成功将所有关键RF元件包括电感、电容以及FET整合在一起(图2右上角的显微镜放大影像);而如果将十数颗石墨烯RF IC整合在单一晶片上(图2左下角小图),能实现只需要2平方公分RF前端的智慧型 手机等无线装置。
“精确的”可穿戴式装置将一统无线通讯江湖
根据调查,有一半以上的消费者认为可穿戴装置最重要的特性就是量测各种资料的精确度,若产品在这方面不能令他们满意就不考虑採购;而专注于生物特徵感测技术供应商Valencell认为,随可穿戴式装置的精确度年年提升,这类产品会称霸无线通讯应用领域。
可耐受骇客入侵的通讯网路
在未来,通讯网路将藉由採用一种能有效监督底层通讯、杜绝恶意软体执行的讯息系统,变得“可耐受入侵(intrusion tolerant)”;图3所示为美国约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)所设计的一种可耐受入侵网路,能避免主基础设施如电网以及云端机房被破坏。
这种可耐受入侵网路据说已经通过评估测试,在遭遇攻击时还是能维持基本服务运作,预期在成本进一步下降之后,能在2076年以前获得全球性大规模佈署。
只要开口就能远端遥控家电
在2076年以前,所有的遥控技术都会能支援语音指令;只要利用一个能支援Bluetooth LE、ZigBee RF4CE甚至其他无线连结技术的超低功耗平台,能实现语音遥控电视机、机上盒等消费性装置,甚至比现在的红外线遥控器更省电。
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