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美軍開發微型天線 讓小型機器人在複雜環境作戰

小型機器人應用新技術將可應對未來多變的作戰局面。法新社

密西根大學(University of Michigan)與美國軍方調查實驗室(ARL)合作,推出強化頻寬的微型低頻率天線,幫助在複雜環境中成群結隊的緊湊型機器人(Compact Robot)實現可靠的連網通訊。

據The Robot Report報導,雙方合作設計新方法,以效能相同但又更小的天線來改善傳統天線在低頻下運作的侷限。

天線設計的關鍵在於阻抗匹配(Impedance Matching),確保無線電在發射模式下,以最少的反射通過天線發射功率,而當天線處於接收模式時,則會在可操作頻寬內的所有頻率上捕獲功率,藉此有效耦合無線電。

低頻率天線的物理尺寸通常很大,而小型的頻寬和效率非常有限,導致對功率要求更高。因此,研究人員設法在不加大尺寸或不改變天線拓樸結構的情況下,提高頻寬和效率。

ARL表示,阻抗匹配方法將模組化有源(Active Circuit)電路應用在小型輕巧的天線,克服了Chu-Wheeler極限,因而能夠在地面和空中無人機(UGV/UAV)等緊湊型機器人上整合高效能低頻無線電系統。

此外,相比不用有源匹配的天線,新設計的天線頻寬提高3倍以上;相比相同尺寸的最新型有源匹配天線,新天線傳輸效率也提高了10倍。

利用這項技術,機器人特工可以協作和成群結隊,進而實現分散式波束成形等獨特能力,用在方向性及安全性戰場布網(Battlefield Networking)。

研究人員指出,到2050年全球80%以上的人將生活在人口稠密的都市環境,在缺乏固定基礎設施,以及對手實力在伯仲之間等情況下,創新軍隊布網能力無可或缺,而這也是多地域作戰的現代化首要任務。


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