¿Y si Pudiéramos Ver las Ondas de un Móvil?

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CRESPO 携帯電話の電波が見えたら？
見てみましょう。

私たちの目はすでに電磁波を見るように訓練されています。
しかし、それらは違います。

可視光は非常に速く振動する波であり、細菌のサイズでそのサイクルを完了します。

一方で、私たちの携帯電話から放射されるマイクロ波ははるかに大きいです。
およそ、数センチメートル。 5G を使用する場合は、若干小さくなります。

そこで、「これらのマイクロ波を検出できたら、私たちの携帯電話はどのように見えるでしょうか?」と考えてみましょう。
旅行に行って専門家に相談するしかないと思います。

CRESPO 私たちは今、大学のキャンパスにいます
バレンシア工科大学。

電気通信工学高等技術学校の友人たちがこう言いました。
施設内のスペースをお借りしました。

私たちは彼らの機器を使って携帯電話から発せられる電波を検出するつもりです。
文字通り、私たちが探していた答えが見つかることになります。

MARTA そうですね、アンテナの進化
携帯電話はとても好奇心旺盛です。
私たちは、中頃に人気を博したこれらの最初のターミナルに行くことができます。

90年代くらい。
たとえば、これは私が最初に持っていたものです。
進化とは、アンテナが届く前に、電話をかけてきたときに、次のことをしなければならなかったということです。

アンテナを外してください。
典型的なワイヤーアンテナ、モノラルアンテナです。

CRESPO この「糸」について考えてみましょう。
電子を強制的に振動させて電磁場を変化させるワイヤー
そして波を生み出します。

これは、池の水を上から下に取り除くのと最も似ています。
ただし、逆のことも起こることに注意してください。

波がアンテナに到達すると、電子がその中で振動が始まります。
信号を受信して​​いることになります。

それは、アヒルの子を水中に放っておいて、波がそれを動かすのを待つようなものです。
このアンテナはシンプルに見えるかもしれませんが、それは私たちがこのアンテナをあまり使わないという意味ではありません。

Wi-Fi ルーターの単極アンテナや巨大な電波塔について考えてみましょう。
古いテレビの 2 つのダイポール アンテナにラジオを接続します。

現在、アンテナをどのような方法でも製造することはできません。アンテナが適切に動作するには、
放射したい波長の (少なくとも) 4 分の 1 を測定する必要があります。

そしてそれは非常に大きなことになる可能性があります。

MARTA 小さくするにはどうすればいいでしょうか？
開けてあります。
何が行われるかというと、糸が巻き取られるということです。

このようにして、同じ動作をするはるかに小さなアンテナが得られます。

頻度。

CRESPO さて、ワイヤーアンテナには次のような共通点があります。
上の死角を除いて、全方向に放射します。

MARTA これらは全方向に放射します。
360度というのは、話しているときに駅がどの方向にあるのか分からないからです。

CRESPO それはあなたの目標ではないかもしれません。
アンテナ内での移動料金にはエネルギーコストがかかるため、投資することをお勧めします。

単一の方向を推進するそのエネルギー。
あるいは逆に、アンテナがどこからも信号を受信しないようにしたいと考えます。

ある方向でのみ残忍な受信を行う必要があります。
これは、次の興味深いケースのように、開口アンテナの目的です。

MARTA ネットで検索するとコツがあるよ
アンテナを自作するために。
そして、それは基本的にジャガイモの瓶、ジャガイモの瓶です。

内側をガイドとして使用できます。
これらすべてがガイド口内で波を励起し、この要素によって伝播します。

もう少し適応することができました。
これは、小さなチューブとワッシャーを備えた配管要素で作られています。

したがって、内部に配置すると、Wi-Fi を捕捉するための指向性アンテナが適応されます。
そして今、これをラップトップに接続し、ルーターに向けて信号を取得します。

CRESPO 発光または受信を集中させる別の方法
ダイポール アンテナの機能は、より多くのダイポールを適切な場所に並列に配置することによって行われます。
現在の。

電磁波が放射されると、その電荷が移動し、電磁波が生成されます。
自分の波。

適切な周波数では、すべての双極子の波という素晴らしい干渉が発生します。
一方向に加算し、他の方向にキャンセルして、放出をガイドします。

これは八木アンテナで、多くの家の屋根で見かけたことがあるはずです。

さて、遠くの信号を捕捉するには、さらに優れたアンテナがあります。
非常に弱い信号を集中させる問題であれば、曲面を取得できるためです。
大きい場合は曲げると、跳ね返ったときに波が検出器に到達します。
これはパラボラアンテナです。

そして、それは衛星テレビを受信するために使用されるだけでなく、マイクロ波を捕捉する方法でもあります。
そして宇宙が私たちに送ってくれる電波。

しかし、工夫があります。複数のアンテナを使用して、一緒に大きなアンテナを形成する場合はどうなるでしょうか?
干渉の魔法に戻ります。複数のアンテナを設置して電波を放射すると、
それらは加算され、ある場所では増幅され、他の場所では打ち消されます。

すべてのアンテナを完全に調整する (位相を変える) ことができれば、アンテナを破壊することになります。
信号を適切な場所に配置し、信号を集中させます。

MARTA その場合、グループ分けは次のいずれかになります。
ここにあるようなフラット アンテナの 3 つのパッチです。

それらは平らな場合もあれば、より単純な小さな溝である場合もあります。
金属製の箱に基づいて作られています。

これは、統合が非常に簡単で軽量であるため、衛星で広く使用されています。
そして、同僚によって設計されたこのソリューションのような、他にもより高度なソリューションがあります。
研究グループの。

彼はこれらのスロットを最適化しました。
彼は、位置を最適化して、
とても良い狙い方。

CRESPO でも、携帯電話の話に戻ると、MARTAさんが教えてくれました。
携帯電話の信号を測定する予定だった電波暗室。

CRESPO なぜここでアンテナを測定する必要があるのですか？
屋外のテーブルの上で測ることはできないでしょうか？

MARTA 私たちの環境にはたくさんの波があります
電磁。

測定を開始したときに Bluetooth Wi-Fi の電波があった場合、邪魔されてよくわかりません。
アンテナは何を拾っているのでしょうか？

このようなカメラ、つまりファラデーケージを使用する必要があります。
壁は完全に金属で覆われており、完全に断熱されています。
そして、ここにはいかなる種類の波も侵入しません。

そして今、自分の携帯電話を見ると、どのように電波が届かないか、私たちが完全に孤立しているかがわかります。
希望すればテストを受けることができます。
線ではありません。

CRESPO 一つもありません。
ゼロ。

CRESPO そして、ここに私たちが行くことを決めた携帯電話があります。
測定する。

MARTA そうですね、これは携帯電話です、そんなものではありません
最新世代はアンテナが非常に隠れており、到達するのが難しいためです。
彼らにとって、それは非常に非常に目立つアンテナです。

MARTA 当時、2000年代初頭、
人々が求めていたのは小型の電話機でした。

アンテナが外部にあるという事実は依然として問題でした。
その後、アンテナが既に平面になっており、内側にあるこのタイプの端末に進化しました。
内部。

ここにいくつか開いています。
最初のアンテナには金属板があり、アンテナが設置されていた場所には小さな型抜きされた金属板が使用されていました。

バンドを2つ入れるスロットを作りました。
そして、現在、それらはプラスチックに印刷された、より洗練されたソリューションです。

導電性インクを使用していますが、20 年でどのように進化したかを少し見てみるのは興味深いです。
すべてとアンテナがどのように変化したか。

CRESPO さて、皆さんからの質問です。
あなたは自問しています: 私たちが話したすべてのアンテナのうち、どれが内側にあるのか
携帯から?

「決定的な」ものとは何でしょうか？
実際には、1 台の携帯電話の中に非常に多くのアンテナが存在します。

一般的に言えば、1 つのアンテナは Wi-Fi 用、もう 1 つは Bluetooth 用、
1 つは GPS 用、もう 1 つは NFC 用 (たとえば、携帯電話で支払う場合やワイヤレスで充電する場合)
モバイル）、そしてもちろん、2G、3G、4G、5G 用のさまざまなアンテナ。

そしてはい、目的ごとに複数のものが存在する可能性があります。
たとえば、iPhone 13 には 5G 用のアンテナが 2 本あります。

そうですね、携帯電話には 8 本か 10 本のアンテナがあるのが普通かもしれません。
平面アンテナは回路上に統合され、プリントされています。

では、正確にどれが、いくつ、そしてどのようなデザインになるかは、モバイルによって異なります。
コンクリート。

誰もが従うレシピはありません。
ほとんど産業秘密のようなものです。

これほど多くのアンテナを、どうやって干渉せずにこのような狭いスペースに共存させることができるのでしょうか?
各ブランドが参加する最高の品質と効率の競争です。

CRESPO 5G のせいで状況が複雑になったと言ったら信じてください
全て。

一方で、ミリ波というサイズがあります。
これにより、モバイルケースとの相互作用がより起こりやすくなり、影響が生じます。
不要な。

それが回折の特徴です。
そしてその一方で、MIMOがあります。

MIMO (MAPI の双子の兄弟ではありません。ガウスを除いて) は、
5G に公開されるデータ量は大幅に増加しますが、そのためには
さらに多くのアンテナ。

MIMOがすでに実装されているHuaweiモデルには21本のアンテナがあり、そのうち14本が5Gです。

すべてのアンテナをどれだけ細かく配置する必要があるかについては考えたくもありません。
正しく動作するように。

CRESPO アンテナが全部あるとは思わないでください
放射している。

たとえば、機種に応じて異なるアンテナを作動させる一部の携帯電話についての話があります。
どのようにして彼らを捕まえたのか。

つまり、私の手がこれらの部分を覆っているこの位置では、モバイルは受信することになります。
情報を収集し、この部分のアンテナを使用してブロードキャストします。

そして、それを回転させると、その逆のことが起こります。
を回すという単純なジェスチャーでアクティブ化されるすべてのテクノロジーについて考えてみてください。
携帯。

CRESPO（吹き替え） でも気をつけてください、もう結果は出ていますよ！

CRESPO それならこれが合図でしょう。

MARTA 確かに、確かに。
電波暗室での測定結果です。

CRESPO こんな感じで見ているでしょうか？
このポジションでしょうか？

MARTA そうですね、アンテナはどこにありますか?…その逆です。
つまり、そういうことなのです。
実は。

CRESPO ここのこの部分、この部分じゃないでしょうか？
ここから？…
ここにアンテナがあるのに…

MARTA そこにもっと集中してください。

CRESPOのここがもっと凝縮される…
見て！

MARTA 見てみたら最大、このエリアです
暗い、90 度ではなく、少しずれています。

CRESPO ちょっと頭がおかしくなってしまいました。
つまり、ここにアンテナがある場合、最終的に最も高い放射率はここになります。

MARTA はい、伝播効果があるので
モバイルの金属部分を通してその方向に移動します。

CRESPO それは…
一部…
それはあなたに似ています…

一体なぜそれが許されるのでしょうか…?
理解できない。

MARTA 小さなアンテナを流れる電流。
したがって、端子の金属部分にも電流が誘導されます。

CRESPO つまり、八木のようなものです。
寄生虫。

MARTA そうですね、それも一つの見方ですね。
その後、それが流れと結びつき、次のような傾向になります…
その方向に波が形成されます。

CRESPO なんて美しいんだろう！
なんと美しい！

CRESPO 私にとって非常に直観に反するように思えるのは、
非常に多くの方向に放出されます。
すべてがもっと一方向に集中するだろうと思っていました。

MARTA 知らないからそう言ってるわけじゃないよ
通信したい局がどの方向にあるのか。

CRESPO そうですね。

MARTA それから端末ですが、どのような条件でしょうか
波長が小さいので。
したがって、放射線が実質的に球形であるのは正常です。

理論的には、後ろに見えるものと同じになりますが、明らかに存在によるものです。
要素など、すべてが歪んでいます。

CRESPO それは本当に見えたら
携帯電話が発するような何らかの方法で私たちの目で見ると、実際にフラッシュが見えるでしょう
光の。

多くの人は、もしこの波を見ることができたら、
非常に詳細な、非常に複雑なものです。

MARTA いや、いや…
あまり。
通常測定される図はこのような傾向があります。

また、これは遠方にあることにも注意してください。
このタイプの図を見るには、アンテナから十分に離れる必要があります。

非常に近い場合は、次のフィールド分布が再び表示されます。
離れたところにあります。

CRESPO さて、このモバイルもまた事実です。
数年前のことです。

MARTA そうですね。

CRESPO 実際、どれくらいの頻度でやってるんですか？
これらすべてをどの帯域で測定しているのでしょうか?

MARTA 私が知っている最初のものはスペインに設立されました
2G…

CRESPO 今日、例えばこれを計測してみたら
4G や 5G では、何か違うものが見えるでしょうか?

MARTA いえ、それほどではありません。
いいえ、アンテナはプリントアンテナなので同様です。
より最新のものを分析すると、それは同じソリューションであることがわかりますが、デプロイされているのは次のとおりです。

ここでは端にありますが、過去 10 年間の状況はこれと非常に似ています。
解決策はすでにすべてこの方向にあると私は信じています。

メーカーによって異なりますが、いずれも（逆Fアンテナ、
(それは技術名です)。

CRESPO 一緒にいない小さな男の子、小さな女の子のために
ご覧のとおり、あなたはこれらすべての電磁気のトピックに少し興味があるようです。
あなたなら彼らに何と言うでしょうか？

MARTA 好きなら、電気通信業界のことを知ってください
あるのも特徴の一つです。

私は特に、アンテナをさらに詳しく調査するミニチュアの部分に取り組んでいます。
小さい可能性があります。

現在、アンテナは事実上すべてのデバイスに設置されています。
ロボット掃除機、キッチンロボット、洗濯機、テレビドアホンなど、
ドアを開けると携帯電話から制御できます。
センサーを備えた医療用​​途も数多くあります。

アプリケーションに関するアドバイスを必要とする企業から多くの注文をいただいています。
具体的には、非常に狭いスペースにアンテナを設置する必要があるということです。
とてもクールで、とても魅力的だと思います。

テレコではテレコで学び、アンテナ設計を行い、最終的には働くことができます。
欧州宇宙機関にて。
例えば。

CRESPO 今日はここまでです。
もう少し科学について、すぐにお会いしましょう。
そして、いつもご覧いただきまして誠にありがとうございます。