Daten unter Wasser problemlos übertragbar
US-Forscher entwickeln neuartige Spezialantenne für Kommunikation mit extrem langen Wellen
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Antenne schafft Kommunikation über weite Strecken (Foto: slac.stanford.edu) |
Menlo Park (pte002/15.04.2019/06:05) Ein Mobilfunkgerät, das die Kommunikation unter Wasser und mit Partnern in großen Tiefen ermöglicht, wird derzeit am SLAC National Accelerator Laboratory http://slac.stanford.edu entwickelt. Das Forschungszentrum gehört zum US-Energieministerium. Das Gerät ist so klein, dass es in die Hemdtasche passt. Es emittiert extrem niederfrequente elektromagnetische Wellen (VLF) mit Wellenlängen von bis zu hunderten Kilometern. Diese kommen überall durch, selbst durch Felsen, an denen die heute genutzten Wellenlängen hängenbleiben.
Antennengröße geschrumpft
Derartige Wellen lassen sich bereits erzeugen, doch die benötigte Sendeantenne ist extrem groß. Die Antenne, die die US-Forscher entwickelt haben, ist dagegen nur zehn Zentimeter lang. Geräte, die damit ausgestattet sind, könnten bei Rettungseinsätzen und bei Kampfhandlungen die Verständigung erleichtern. "Unser Gerät ist 100 Mal effektiver als bisher genutzte kompakte VLF-Geräte", sagt Projektleiter Mark Kemp. "Außerdem kann es Daten weitaus schneller übertragen."
Die Radiosignale, die heute für die mobile Datenübertragung genutzt werden, funktionieren nur über relativ kurze Entfernungen. VLF-basierte Daten benötigen eigentlich Antennen, die der Größe der Wellenlänge entsprechen, sich also über quadratkilometergroße Flächen erstrecken. Es gibt auch fahrbare Antennen für diesen Bereich, doch sie sind weitaus ineffizienter. Außerdem begrenzt die geringe Bandbreite die Übertragungsrate.
Piezoelektrischen Effekt ausgenutzt
Den Forschern ist es gelungen, das Gewicht der Antenne auf wenige Pfund zu reduzieren - durch Ausnutzung des piezoelektrischen Effekts von Lithium-Niobat. Es reagiert auf Druck mit elektrischem Puls. Umgekehrt gerät es in Schwingungen, wenn ein elektrischer Wechselstrom angelegt wird. Diese Schwingungen werden in einen oszillierenden elektrischen Strom umgewandelt, dessen Energie gewissermaßen huckepack auf den VLF-Wellen in alle Himmelsrichtungen reitet und von kompatiblen Geräten aufgefangen werden kann.
Es gelang den kalifornischen Wissenschaftlern auch, die Bandbreite zu vergrößern. Sie können im jetzigen Entwicklungsstand 100 Bit pro Sekunde übermitteln. "Das reicht schon, um einen einfachen Text zu übermitteln", verdeutlicht Kemp abschließend.
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