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美科學家證實量子無線電可助地下水下通信和測繪

字體: 放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2018-02-01  來源:中國儀表網(wǎng)  瀏覽次數(shù):2585

美國國家標準技術研究院(NIST)的科學家證實,量子無線電可以在GPS、普通手機、無線電信息難以抵達,甚至完全不能工作的地方(例如峽谷、水下和地下)實現(xiàn)通信和測繪。當GPS信號難以穿透水、土壤、建筑物墻壁、摩天大樓時,難以用于潛艇、掃雷、軍事或救災時,以及無線電信號因瓦礫或電磁設備干擾的混亂環(huán)境下受阻時,該技術可為水手、士兵和測繪員提供技術支撐。

 

 
  NIST科學家正在試驗一種低頻磁無線電——一一種超低頻(VLF)數(shù)字調制磁信號。與傳統(tǒng)的電磁通信信號不同,該無線電可以在更高的頻率下穿透建筑材料、水和土壤。超低頻電磁場已經(jīng)在水下通信中得到運用,但音頻或視頻的數(shù)據(jù)傳輸能力有限,且只能傳輸單向文本,潛艇還必須拖曳繁瑣的無線電纜,放慢速度并上升到潛望鏡深度(18米或地面以下約60英尺)進行通信。低頻通信的最大問題是接收機靈敏度低,現(xiàn)有發(fā)射機的帶寬有限,導致數(shù)據(jù)傳輸速率低。使用量子傳感器將獲得最佳的磁場靈敏度和更長的通信范圍,也可以提供像手機一樣獲得高帶寬通信的可能性。NIST科學家依靠銣原子的量子特性制成磁場傳感器來檢測數(shù)字調制磁信號,并通過改變磁場來調制或控制頻率,特別是原子產(chǎn)生的水平和垂直的信號波形??茖W家下一步計劃開發(fā)改進發(fā)射機。
 
  NIST開發(fā)了一種直流磁強計,其中使用偏振光作為檢測器來監(jiān)測由磁場引起的銣原子“自傳”。除了具有高靈敏度以外,該磁強計還具有室溫運行、體積小、功耗低、成本低、干擾小等特點,不需要移動或校準。下一步,NIST擬建立和測試一個定制的量子磁力計,類似原子鐘,該磁力計將通過在原子內部能級及其它特性之間的切換來監(jiān)測信號,通過提高傳感器靈敏度來擴大低頻磁場信號的范圍,更好地抑制噪聲,增加并有效利用傳感器的帶寬。
 
  該成果發(fā)表在2017年12月的《Review of Scientific Instruments》雜志上。
 


 
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