211service.com
Dubbele antennes zouden signalen van mobiele telefoons versterken
De recente furore over de antenne van de iPhone 4 heeft consumenten bewust gemaakt van de beperkingen waarmee ontwerpers worden geconfronteerd wanneer ze proberen slanke, compacte gadgets te bouwen die ook een goede verbinding krijgen. Onderzoekers van Rice University hebben een ontwerp bedacht dat zorgen over het signaal tot het verleden zou kunnen maken en de levensduur van de batterij zou verlengen. Het ontwerp maakt gebruik van twee antennes die hun kracht in verschillende richtingen richten.
Radioschakeling: Deze draadloze zender is verbonden met drie richtantennes, een opstelling die laat zien hoe mobiele telefoons energie kunnen besparen door radiosignalen naar zendmasten te sturen.
De antenne in je huidige mobiele telefoon straalt een signaal uit in alle richtingen. Slechts een klein deel van die energie bereikt het basisstation, zegt Lin Zhong , wiens onderzoeksgroep manieren onderzoekt om computerapparatuur efficiënter te maken. Dit is niet alleen een verspilling van de batterijduur van een mobiele telefoon, zegt hij, maar het zorgt ook voor onnodige interferentie voor andere gebruikers.
Antennes die energie in een smallere band uitstralen, kunnen efficiënter zijn. Celtorens gebruiken deze tactiek, waarbij verschillende antennes in verschillende richtingen wijzen om gebruikers beter van dienst te zijn. Zhong's groep, in samenwerking met collega Ashutosh Sabharwal , heeft een prototype antennesysteem ontwikkeld dat dat vermogen zou kunnen geven aan mobiele telefoons zelf, waardoor energie wordt bespaard en de levensduur van de batterij wordt verlengd.
De onderzoekers verbonden een kleine wifi-zender met drie goedkope directionele patchantennes die in verschillende richtingen waren gericht, evenals een standaard omnidirectionele antenne. Slechts één van de vier was tegelijkertijd actief, waarbij de directionele antenne werd gebruikt om gegevens naar het basisstation te verzenden en de omnidirectionele antenne die werd gebruikt om deze te ontvangen.
Het systeem werd gemonteerd op een gemotoriseerd draaiend platform om de meest cruciale kwaliteit te testen: het vermogen om verbonden te blijven wanneer de oriëntatie van het apparaat veranderde terwijl het draaide (door over te schakelen naar de antenne die over het algemeen op het basisstation was gericht). De directionele antennes bewaakten de kwaliteit van de pakketten die van het basisstation werden ontvangen om te beslissen welke van hen het volgende pakket zou verzenden.
Zelfs als het met één omwenteling per seconde ronddraaide, kon het prototype video streamen met bijna geen interferentie. Dat suggereert dat de aanpak goed zou werken in echte situaties, zegt Zhong. Hij verzamelde een week aan gegevens van de versnellingsmeters en kompassen van 11 smartphones die daadwerkelijk door echte mensen worden gebruikt, en ontdekte dat deze telefoons zelden met meer dan een derde van een omwenteling per seconde werden gedraaid terwijl ze verbonden waren.
Het huidige prototype gebruikte wifi-frequenties omdat kant-en-klare directionele wifi-antennes gemakkelijker te verkrijgen zijn. Maar de resultaten zijn van toepassing op elke frequentie, zegt Zhong. Zijn groep werkt aan een versie die meerdere antennes verbindt met Nexus One-mobiele telefoons met het Android-besturingssysteem, evenals aan computersimulaties van de aanpak. De resultaten tot nu toe ondersteunen de wifi-tests, zegt hij.
Alle resultaten suggereren dat het gebruik van slechts twee antennes in een telefoon aanzienlijke besparingen zou opleveren, zegt Zhong. Met één antenne aan de achterkant en één aan de voorkant kun je de signaalsterkte aan de rand van het netwerk verdubbelen in vergelijking met een gewone antenne, en de benodigde energie halveren als je in het midden van het netwerk bent.
Spencer Webb, voorzitter van Antenne Sys , een bedrijf uit New Hampshire dat antennes ontwerpt voor alles, van mobiele telefoons tot medische apparaten, is het ermee eens dat twee afzonderlijke antennes voor en achter een mobiele telefoon in verschillende situaties kunnen helpen. Een voorbeeld is dat wanneer je een apparaat op een oppervlak neerzet, het kan overschakelen naar de bovenste antenne om interferentie te voorkomen, zegt Webb.
Meerdere antennes kunnen het ook mogelijk maken om het probleem van de greep van een gebruiker die de verbinding belemmert, te omzeilen, een probleem waar velen nu bekend mee zijn dankzij de publiciteit rond de lancering van Apple's iPhone 4, voegt Webb eraan toe. Als je, laten we zeggen, dubbele antennes had en deze verstandig zou gebruiken, zou je sommige van die problemen misschien kunnen voorkomen door van antenne te wisselen wanneer iemand zijn handpositie verandert, zegt hij.
Een van de redenen voor de controverse over de iPhone-nagesynchroniseerde antennepoort van Apple is echter de krappe beperkingen op ruimte en ontwerp in smartphones, voegt Web eraan toe. Apparaten zoals de Droid X en HTC Evo hebben gesuggereerd dat grotere smartphones populair worden bij ontwerpers, zegt Webb. Maar hebben ze daar meer antenneruimte geplaatst? Nee.
Antenne-ingenieurs verliezen het doorgaans in de strijd om ruimte voor de batterij of andere componenten, zegt Webb. Voor fabrikanten zullen compacte componenten nodig zijn die een grote ruimtebesparing bieden om plaats te maken voor een extra antenne. Dat zou mogelijk kunnen worden als de benodigde chips in kosten en omvang afnemen, en naarmate mobiele-telefoonaanbieders overstappen naar mobiele netwerken van de volgende generatie, zoals LTE en 4G, die kleinere antennes gebruiken, zegt Zhong, hoewel de strategie meer onmiddellijke grip kan krijgen in andere soorten apparaten. In een laptop is bijvoorbeeld meer ruimte zoals de achterkant van het scherm beschikbaar, zegt Webb.