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Dual-Antennen würden Handy-Signale verstärken
Die jüngste Aufregung über die Antenne des iPhone 4 hat den Verbrauchern die Einschränkungen bewusst gemacht, denen Designer bei der Entwicklung schlanker, kompakter Geräte mit einer guten Verbindung ausgesetzt sind. Forscher der Rice University haben ein Design entwickelt, das Signalsorgen der Vergangenheit angehören und die Batterielebensdauer verlängern könnte. Das Design verwendet zwei Antennen, die ihre Leistung in verschiedene Richtungen bündeln.
Funkschaltung: Dieser drahtlose Sender wurde mit drei Richtantennen verbunden, ein Setup, das zeigt, wie Mobiltelefone Strom sparen können, indem sie Funksignale auf Mobilfunkmasten richten.
Die Antenne Ihres aktuellen Mobiltelefons strahlt ein Signal in alle Richtungen aus. Nur ein winziger Bruchteil dieser Energie erreicht tatsächlich die Basisstation, sagt Lin Zhong , deren Forschungsgruppe nach Wegen sucht, Computer effizienter zu machen. Dies ist nicht nur eine Verschwendung der Akkulaufzeit eines Mobiltelefons, sondern verursacht auch unnötige Störungen für andere Benutzer.
Antennen, die Energie in einem schmaleren Band ausstrahlen, können effizienter sein. Mobilfunkmasten verwenden diese Taktik mit mehreren Antennen, die in verschiedene Richtungen zeigen, um die Benutzer besser zu bedienen. Zhongs Gruppe, in Zusammenarbeit mit Kollegen Ashutosh Sabharwal , hat ein Prototyp-Antennensystem entwickelt, das Mobiltelefonen selbst diese Fähigkeit verleihen könnte, um Energie zu sparen und die Batterielebensdauer zu verlängern.
Die Forscher verbanden einen kleinen WLAN-Sender mit drei billigen Richtantennen, die in verschiedene Richtungen ausgerichtet waren, sowie einer Standard-Rundstrahlantenne. Es war immer nur eine der vier aktiv, wobei die Richtantenne zum Senden der Daten an die Basisstation und die omnidirektionale zum Empfangen verwendet wurde.
Das System wurde auf einer motorisierten Drehplattform montiert, um seine wichtigste Eigenschaft zu testen: die Fähigkeit, verbunden zu bleiben, wenn sich die Ausrichtung des Geräts während der Drehung ändert (durch Umschalten auf die Antenne, die im Allgemeinen auf die Basisstation ausgerichtet ist). Die Richtantennen überwachten die Qualität der von der Basisstation empfangenen Pakete, um zu entscheiden, welche von ihnen das nächste Paket senden sollte.
Selbst wenn er mit einer Umdrehung pro Sekunde gedreht wurde, konnte der Prototyp Videos nahezu störungsfrei streamen. Das deutet darauf hin, dass der Ansatz in realen Situationen gut funktionieren würde, sagt Zhong. Er sammelte eine Woche lang Daten von den Beschleunigungsmessern und Kompassen von elf Smartphones, die tatsächlich von echten Menschen verwendet wurden, und stellte fest, dass diese Telefone selten mit mehr als einer Drittel Umdrehung pro Sekunde gedreht wurden, während sie verbunden waren.
Der aktuelle Prototyp verwendete Wi-Fi-Frequenzen, da handelsübliche Wi-Fi-Richtantennen einfacher zu beschaffen sind. Aber die Ergebnisse gelten für jede Frequenz, sagt Zhong. Seine Gruppe arbeitet an einer Version, die mehrere Antennen mit Nexus One-Handys mit dem Betriebssystem Android verbindet, sowie an Computersimulationen des Ansatzes. Die bisherigen Ergebnisse untermauern die Wi-Fi-Tests, sagt er.
Alle Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Verwendung von nur zwei Antennen in einem Telefon erhebliche Einsparungen bieten würde, sagt Zhong. Mit einer Antenne auf der Rückseite und einer auf der Vorderseite können Sie die Signalstärke am Rand des Netzwerks im Vergleich zu einer normalen Antenne verdoppeln und den Energiebedarf in der Mitte des Netzwerks halbieren.
Spencer Webb, Präsident von AntenneSys , ein Unternehmen aus New Hampshire, das Antennen für alles von Mobiltelefonen bis hin zu medizinischen Geräten entwickelt, stimmt zu, dass zwei separate Antennen vorne und hinten einem Mobiltelefon in einer Vielzahl von Situationen helfen könnten. Ein Beispiel ist, dass, wenn Sie ein Gerät auf einer Oberfläche platzieren, es auf die oberste Antenne umschalten könnte, um Störungen zu vermeiden, sagt Webb.
Mehrere Antennen könnten es auch ermöglichen, das Problem zu umgehen, dass der Griff eines Benutzers die Verbindung behindert, ein Problem, mit dem viele dank der Werbung rund um die Einführung des iPhone 4 von Apple jetzt vertraut sind, fügt Webb hinzu. Wenn Sie, sagen wir, zwei Antennen hätten und sie mit Bedacht einsetzten, könnten Sie vielleicht einige dieser Probleme vermeiden, indem Sie die Antenne wechseln, wenn eine Person ihre Handposition ändert, sagt er.
Ein Grund für die Kontroverse um Apples iPhone – genannt Antennagate – seien jedoch die engen Platz- und Designbeschränkungen bei Smartphones, fügt Web hinzu. Geräte wie das Droid X und das HTC Evo haben angedeutet, dass größere Smartphones bei Designern immer beliebter werden, sagt Webb. Aber haben sie dort mehr Antennenraum untergebracht? Nein.
Laut Webb verlieren Antenneningenieure im Kampf um Platz normalerweise die Batterie oder andere Komponenten. Hersteller benötigen kompakte Komponenten, die eine große Platzersparnis bieten, um Platz für eine zusätzliche Antenne zu schaffen. Dies könnte möglich werden, wenn die Kosten und die Größe der erforderlichen Chips sinken und die Mobilfunkanbieter sich auf Mobilfunknetze der nächsten Generation wie LTE und 4G umstellen, die kleinere Antennen verwenden, sagt Zhong, obwohl die Strategie in Kürze an Bedeutung gewinnen könnte andere Gerätetypen. In einem Laptop beispielsweise stehe mehr Platz wie die Rückseite des Bildschirms zur Verfügung, sagt Webb.