Prognozuoti, kaip elektromagnetinės bangos sąveikauja su medžiagomis mažiausiose svarstyklėse

Anonim

"UCLA Samueli" inžinieriai sukūrė naują priemonę modeliui, kaip magnetinės medžiagos, naudojamos išmaniuosiuose telefonuose ir kituose ryšių įrenginiuose, sąveikauja su gaunamais radijo signalais, kuriais atliekami duomenys. Ji tiksliai prognozuoja šias sąveikas iki nanometrinių svarstyklių, reikalingų moderniausioms ryšių technologijoms kurti.

Šis įrankis leidžia inžinieriams kurti naujas radijo dažnių komponentų klases, kurios gali greičiau transportuoti didelius duomenų kiekius ir mažiau triukšmo. Būsimi naudojimo atvejai yra smartfonai, skirti implantuojamiems sveikatos priežiūros prietaisams.

Magnetinės medžiagos gali pritraukti ar atremti vienas kitą, remiantis jų poline orientacija teigiamais ir neigiamais galais pritraukti vienas kitą, o du teigiami arba du negatyvai atstumti. Kai elektromagnetinis signalas, pvz., Radijo banga, praeina per tokias medžiagas, magnetinė medžiaga veikia kaip vartai, leidžiant pageidaujamus signalus, bet išlaikant kitus. Jie taip pat gali sustiprinti signalą arba silpninti signalo greitį ir stiprumą.

Inžinieriai naudojosi tokiu davikliu panašiu efektu, vadinamu "bangų ir medžiagų sąveika", kad dešimtmečius prietaisai naudojami ryšių technologijose. Pavyzdžiui, jie apima cirkuliacinius siurblius, kurie siunčia signalus konkrečiomis kryptimis arba dažnio selektyviniais ribotuvais, kurie sumažina triukšmą, sumažinant nepageidaujamų signalų stiprumą.

Dabartiniai projektavimo įrankiai nėra išsamūs ir tikslūs, kad užfiksuotų visą magnetizmo vaizdą dinamiškose sistemose, tokiose kaip implantuojami prietaisai. Įrankiai taip pat turi ribas plataus vartojimo elektronikos projektuose.

"Mūsų naujas skaičiavimo įrankis sprendžia šias problemas, suteikiant elektronikos dizaineriams aiškų kelią, norint išsiaiškinti, kaip potencialios medžiagos būtų geriausiai naudojamos ryšio priemonėse", - sakė Yuanxun "Ethan" Wang, elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorius, kuris vadovavo tyrimams. "Įjunkite bangos ir magnetinės medžiagos charakteristikas, o vartotojai gali lengvai ir tiksliai modeliuoti nanoskardo efektus. Mūsų žiniomis šis modelių rinkinys yra pirmasis, į kurį įtraukta visa kritinė fizika, reikalinga dinaminei elgsenai prognozuoti".

Tyrimas buvo paskelbtas 2018 m. Birželio mėn. Spausdintoje " IEEE Transakcijų Mikrobangų teorijos ir metodikos" laidose .

Skaičiavimo įrankis remiasi metodu, kuris bendrai išsprendžia gerai žinomas Maxwell'o lygtis, apibūdinančias, kaip veikia elektra ir magnetizmas, ir lygtys Landau-Lifshitz-Gilberto, apibūdinančio, kaip magnetizacija juda kieto objekto viduje.

Tyrimo pagrindinis autorius Zhi Yao yra Wang laboratorijos postdoktorius. Bendrai autoriai yra Wango laboratorijos postdoktoriaus Rustu Umut Tokas, taip pat žinomas UCLA elektrotechnikos ir kompiuterių inžinieriaus profesorius Tatsuo Itohas, elektrotechnikos katedros Northrop Grumman katedra. Itoh taip pat yra Yao patarėjas.

Komanda dirba, siekdama tobulinti įrankį, skirtą įvairių tipų magnetinėms ir nemagnetinėms medžiagoms apskaityti. Šie patobulinimai gali tapti "visuotiniu sprendimu", galintys atsiskaityti už bet kokio pobūdžio elektromagnetinių bangų sąveiką su bet kokia medžiaga.

"Wang" tyrimų grupė neseniai gavo 2.4 milijonų JAV dolerių iš gynybos pažangiosios mokslinių tyrimų projektų agentūros, siekdama išplėsti įrankio modeliavimo pajėgumą įtraukti papildomas medžiagų savybes.

menu
menu