Радиосвязь на основе атома для шумных сред

Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) и его сотрудники продемонстрировали на основе атома, который может определять направление входящего радиосигнала, еще одну ключевую часть потенциальной системы атомной связи, которая могла бы быть меньше по размеру и лучше работать в шумных условиях. среды, чем обычные .


Исследователи NIST ранее продемонстрировали, что одни и те же на основе атомов могут принимать обычно используемые сигналы связи. Возможность измерения «угла прихода» сигнала помогает обеспечить точность радиолокационной и беспроводной связи, которая должна отсортировать реальные сообщения и изображения от случайных или преднамеренных помех.

«Эта новая работа в сочетании с нашей предыдущей работой над атомными датчиками и приемниками приближает нас на один шаг к настоящей системе связи на атомной основе, которая принесет пользу и выше», — сказал руководитель проекта Крис Холлоуэй.

В экспериментальной установке NIST два лазера разного цвета подготавливают атомы газообразного цезия в крошечной стеклянной колбе или ячейке в высокоэнергетических («ридбергских») состояниях, которые обладают новыми свойствами, такими как чрезвычайная к электромагнитным полям. Частота сигнала электрического поля влияет на цвета света, поглощаемого атомами.

«Смеситель» на основе атомов принимает входные сигналы и преобразует их в разные частоты. Один сигнал действует как эталон, в то время как второй сигнал преобразуется или «расстраивается» на более низкую частоту. Лазеры исследуют атомы, чтобы обнаружить и измерить разницу в частоте и фазе между двумя сигналами. Фаза относится к положению электромагнитных волн относительно друг друга во времени.

Смеситель измеряет фазу расстроенного сигнала в двух разных местах внутри атомно-паровой ячейки. Основываясь на разнице фаз в этих двух точках, исследователи могут рассчитать направление прихода сигнала.

Чтобы продемонстрировать этот подход, NIST измерил разность фаз экспериментального сигнала 19,18 гигагерца в двух местах внутри паровой камеры для различных углов прихода. Исследователи сравнили эти измерения как с симуляцией, так и с теоретической моделью, чтобы проверить новый метод. По словам Холлоуэя, выбранная частота передачи может быть использована в будущих системах беспроводной связи.

Работа является частью исследования NIST в области передовых коммуникаций, включая 5G, стандарт пятого поколения для широкополосных сотовых сетей, многие из которых будут намного быстрее и передавать гораздо больше данных, чем современные технологии. сенсоров также является частью программы NIST on a Chip, которая направлена ​​на то, чтобы научные измерительные технологии мирового класса из лаборатории были доступны пользователям в любом месте и в любое время. Соавторы из Университета Колорадо в Боулдере и ANSYS Inc. в Боулдере.

Сенсоры на основе атомов в целом имеют много возможных преимуществ, в частности, измерения, которые являются одновременно высокоточными и универсальными, то есть везде одинаковы, потому что атомы идентичны. Стандарты измерений, основанные на атомах, включают стандарты длины и времени.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments