史丹佛大學和貝魯特美國大學的研究人員開發了一種輕型便攜式天線，可以與衛星和地面設備通信，更容易協調災害多發地區的救援工作。

當地震、洪水或其他災害襲擊某個地區時，現有的通訊基礎設施（例如手機和無線電塔）通常會遭到損壞或摧毀。盡快恢復緊急通訊對於協調救援工作至關重要。

史丹佛大學和貝魯特美國大學（AUB）的研究人員開發了一種便攜式天線，可以快速部署在災害多發地區或用於在欠發達地區建立通訊。最近描述的天線自然通訊，打包為小型並且可以輕鬆地在兩種配置之間切換，以便與衛星或地面設備進行通信，而無需使用額外的電源。

「這些領域通常採用的最先進的解決方案是笨重的金屬碟子。它們不容易移動，需要大量的電力才能運行，而且成本效益不是特別高。」史丹佛大學航空航天學助理教授瑪麗亞·薩科夫斯基說。“我們的天線很輕，低功耗，並可在兩種工作狀態之間切換。在這些缺乏通信的地區，它能夠用盡可能少的資源做更多的事情。

一根天線具有兩種功能

研究人員採用通常用於設計太空部署設備的方法開發了天線。由於燃料和空間的限制，送入軌道的技術必須非常輕且封裝盡可能小。一旦物品進入軌道，它們就會展開成合適的形狀以供使用。研究人員希望他們的天線同樣可折疊且重量輕。

薩科夫斯基和她在AUB 的同事（包括Joseph Costantine、Youssef Tawk 和Rosette Maria Bichara）設計的天線由纖維複合材料（一種常用於衛星的材料）製成，類似於兒童的手指夾玩具，有多個材料條帶呈螺旋狀交叉。就像任何基於螺旋的天線一樣，穿過天線的導電材料會發出訊號，但由於其獨特的結構，研究人員可以透過將新天線拉成更長的形狀或更短的形狀來調整新天線中這些訊號的模式和功率。

薩科夫斯基說：“因為我們希望天線能夠折疊成可折疊的形狀，所以我們從這種結構入手，最終實現了一種非常非傳統的天線設計。”“我們正在使用以前從未在螺旋天線上使用過的形狀，並且我們已經證明它們是有效的。”

最緊湊的天線是一個空心環，高僅 1 英寸多一點，寬約 5 英寸，比手鐲大不了多少，重 1.4 盎司。在這種形狀下，它能夠透過向特定方向發送的高功率訊號到達衛星。當天線伸展到大約一英尺高時，它會向各個方向發送較低功率的訊號，更像是 Wi-Fi 路由器。

在這兩種狀態之間切換就像拉或推天線一樣簡單。這些移動甚至不需要特別精確，因為一旦天線移動經過某個點，結構就會捕捉到正確的位置。天線設計的具體尺寸和形狀將決定這兩種狀態透過哪些頻率進行通訊。

薩科夫斯基說：「你想要的工作頻率將決定天線需要有多大，但我們已經證明，無論你在什麼頻率下工作，你都可以擴展這一設計原理以實現相同的性能。」 。

所製造的原型在史丹佛大學進行了部署和結構性能測試，並在 AUB 的天線測量設施中進行了電磁輻射特性測試。

在軌應用

薩科夫斯基表示，要在現場部署，天線需要與用於發送和接收訊號的收發器、用於反射無線電波的接地平面以及其他電子設備配對，但整個組件的重量仍然只有約 2 磅。此天線獨特的雙重功能意味著它可以在部署存在挑戰的地區取代多個較重的天線。

這包括在受災地區和欠發達地區的使用，也可能在太空中使用。薩科夫斯基和她的同事正在考慮調整他們的衛星通訊設計，允許衛星使用相同的天線互相交談並與地面交談。

薩科夫斯基說：“我們的太空船上也沒有太多的備用運行功率、體積或質量。”“這對於用單個天線取代衛星上的多個天線來說具有很大的潛力。”