Löytää edullisesti radioaaltoja

Hymiönmuotoinen antenni (vasen) tunnistetaan oikein uudella menetelmällä radioaaltojen lähteiden passiiviseksi paikallistamiseksi (oikea).

Duke Universityn sähköinsinöörit ovat kehittäneet edullisen menetelmän radioaaltojen lähteiden passiiviseen paikallistamiseen.

Heidän tekniikka saattaa johtaa edullisiin laitteisiin, jotka löytävät radioaaltolaitteita, kuten matkapuhelimia tai Wi-Fi-lähettimiä tai kameroihin, jotka kaappaavat kuvia käyttäen radioaaltoja, jotka poukkoilevat ympärillämme.

"Tässä tutkimuksessa saavutimme spektrikuvia mikroaaltojen kohinalähteistä, mikä tarkoittaa, että pystymme paikantamaan radio- ja mikroaaltolähteitä, kuten antenneja samalla kun karakterisoimme, mitä taajuuksia ne emittoivat", kertoi tutkimusta johtanut Aaron Diebold.

"Optisilla taajuuksilla se olisi kuin värikuvan saaminen kuumasta esineestä. Vaikka tämä on melko yksinkertainen optisesti, se vaatii erilaisia tekniikoita radio- ja mikroaaltojen kyseessä ollessa."

Tämän tyyppisten aaltojen lähteiden sijainti on jo mahdollista, mutta tarvittavat tekniikat ja laitteet ovat monimutkaisia. Tällaiset järjestelmät käyttävät perinteisesti joukkoa pieniä, tehonälkäisiä antenneja, mitkä tekevät näistä laitteista tilaa vieviä ja kalliita. Ja koska radioaallot ovat niin paljon suurempia kuin valoaallot, optisilla taajuuksilla käytetyt menetelmät ovat kohtuuttoman monimutkaisia ja johtaisivat erittäin suuriin ilmaisimiin ja muihin laitteisiin.

Uudessa työssään tutkijat kääntyvät sen sijaan metamateriaalien puoleen. Tässä tapauksessa metamateriaali on kokoelma neliöitä, jotka sisältävät erityismuotoihin upotettuja lankoja, jotka voidaan dynaamisesti virittää toimimaan niiden läpi kulkevien radioaaltojen kanssa.

Tutkijat voivat luoda koodatun aukon, koska joillakin neliöillä radioaallot pääsevät läpi ja toisilla ei.

"Käytämme erilaisia kuvioita koodaamaan dataa yhdeksi mittaukseksi, mikä lisää signaalin voimakkuutta suhteessa siihen, mitä saisit vain yhdellä, pienellä antennilla", toteaa tutkija Mohammadreza Imani. "Käytämme metamateriaaleja myös ’leimaamaan’ datan eri taajuudet, mikä antaa meille mahdollisuuden erottaa ne toisistaan."

Metamateriaalit moduloivat myös eri taajuuksia eri tavoin kun ne kulkevat koodatun aukon läpi, mikä antaa tutkijoille mahdollisuuden päätellä havaittujen aaltojen taajuudet.

Tutkijat osoittivat tämän lähestymistavan hyödyllisyyden paperissaan. He osoittivat, että he voivat ’nähdä’ ja tunnistaa hymiömäisen antennin lähettämien radioaaltojen muodon. Sitten he osoittivat, että heidän järjestelmänsä voi toimia todellisessa maailmassa paikallistamalla radioaaltojen lähteet kolmessa ulottuvuudessa suhteessa toisiinsa.

Tutkijat suunnittelevat edelleen menetelmiensä hienosäätöä toivoen pystyvänsä lopulta ottamaan ’kuvia’ esineistä ja kohtauksista ilman muuta kuin, että niistä poukkoilee radioaaltoja.

Aiheesta aiemmin: Radioaallot huonetilan kattavaksi anturiksi