突破瓶颈!NIST开发出一种基于原子的传感器,可确定入射无线电信号的方向
栏目:新闻 发布时间:2021-04-07 18:17

美国国家规范与技能研讨所(NIST)的研讨人员及其合作者展现了一种依据原子的传感器,它能够确认入射无线电信号的方向——这是潜在原子通讯体系的另一个要害部分。据悉,这种依据原子的传感器,能够比传统技能更小,在喧闹的环境中作业得更好。

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NIST的研讨人员此前证明,相同的依据原子的传感器能够接纳常用的通讯信号。丈量信号“抵达视点”(angle of arrival)的才能有助于保证雷达和无线通讯的准确性,它们需要从随机或成心的搅扰中甄别出实在的信息和图画。

项目负责人克里斯·霍洛威(Chris Holloway)表明:“这项新作业,加上咱们之前在依据原子的传感器和接纳器上的作业,让咱们离真实的依据原子的通讯体系又近了一步,然后谋福5G及其他范畴。”

在NIST的试验设备中,两种不同色彩的激光器在一个细小的玻璃烧瓶或电池中制备气态铯原子,它们处于高能(“Rydberg”)情况,这种情况具有新颖的特性,如对电磁场极为灵敏。电场信号的频率,会影响原子吸收光的色彩。

一个依据原子的“混频器”接纳输入信号,并将它们转化成不同的频率。一个信号作为参阅信号,而另一个信号被转化或“失谐”到较低的频率。激光勘探原子,以勘探和丈量两种信号在频率和相位上的差异。相位(Phase)是指电磁波在时刻上互相相对的方位。

混频器丈量失谐信号,在原子蒸汽电池内两个不同方位的相位。依据这两个方位的相位差,研讨人员能够计算出信号的抵达方向。

为了证明这个办法,NIST在不同抵达视点下丈量了一个19.18千兆赫的试验信号在气室内的两个方位的相位差。研讨人员将这些丈量结果与仿真和理论模型进行了比较,以验证新办法。Holloway称,选定的传输频率能够用于未来的无线通讯体系。

这项作业是NIST在先进通讯范畴的研讨的一部分,其间包含5G技能。5G是第五代宽带蜂窝网络规范,其间许多技能将比今日的技能速度快得多,带着的数据量也大得多。传感器研讨也是NIST芯片项目的一部分,该项目旨在将国际一流的丈量科学技能从试验室带到任何地方和任何时刻的用户。合著者来自科罗拉多大学博尔德分校和坐落博尔德的ANSYS公司。

一般来说,依据原子的传感器有许多潜在的长处,特别是既高度准确又具有普遍性的丈量办法。也就是说,由于原子是相同的,所以在任何地方都具有相同的丈量办法。以原子为根底的丈量规范,包含长度规范和时刻规范。

跟着进一步的开展,依据原子的无线电接纳器或许会比传统技能带来许多优点。例如,不需要传统的电子设备将信号转化成不同的频率来传递,由于原子会主动完结这项作业。天线和接纳器的物理尺度能够更小,到达微米级。此外,依据原子的体系或许不太简单遭到某些类型的搅扰和噪声。因而,上述研讨对错常有含义和参阅价值的。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参阅来历:https://phys.org/news/2021-04-nist-demo-key-capability-atom-based.html

http://dx.doi.org/10.1063/5.0045601

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