Диаграмму направленности любой антенны можно «подкорректировать» с помощью металлического отражателя (рефлектора, металлического зеркала) - давно известный факт. Некоторые продвинутые пользователи Wi-Fi-роутеров пользуются этим знанием для усиления сигнала в определенных местах своей квартиры, подбирая конфигурацию отражателя, согнутого из пивной банки или картонки, обернутой пищевой фольгой, и экспериментируя с расположением «доморощенного» рефлектора относительно штыревой антенны Wi-Fi-маршрутизатора.
Но если подойти к решению этой задачи «по науке», то, скорее всего, результат будет лучше (в смысле получения максимального усиления) и достигнуть его можно будет значительно быстрее. - Наверно, примерно так рассуждали ученые-радиотехники Дартмутского колледжа (это он так называется по 250-летней традиции «колледжем», а в действительности это - частный исследовательский университет в городе Хановере, штат Нью-Гэмпшир), приступая к разработке математической модели управления электромагнитным излучением штыревых антенн Wi-Fi-роутера.
Однако, несмотря на кажущуюся простоту постановки задачи, решение ее оказалось «твердым орешком», что, впрочем, неудивительно, ведь еще со студенческих лет всем известно «коварство простых задач». Тогда дартмутские исследователи позвали на помощь математиков из трех вузов США (знали, видимо, их по сотрудничеству в различных проектах): Вашингтонского университета, Калифорнийского университета в Ирвайне и Колумбийского университета в Нью-Йорке. И этот коллектив сумел-таки разработать математическую модель «перенаправления» электромагнитных волн в ближней зоне, а на ее основе создать алгоритм вычисления профиля отражателя, в котором учитываются размеры и форма помещения, размещение Wi-Fi-точек доступа и предпочтительные направления радиосигнала. Например, могут быть заданы условия: 1) максимально возможная передача мощности радиосигнала в соседнюю комнату и 2) минимально возможная мощность радиосигнала в направлении окна.
Расчет по алгоритму длится не более 23-х минут, и результатом его является довольно-таки сложный 3D-профиль рефлектора (он описан в CAD-программе), который обеспечивает при размещении его на расчетном расстоянии от штыревых антенн Wi-Fi-роутера отношение величины мощности, направляемой в желательные стороны, к мощности в «запретном» направлении порядка 6-10 дБ. Полученная CAD-программа направляется на 3D-принтер, печатающий из пластика рефлектор, который затем нужно обернуть алюминиевой фольгой. Стоимость рефлектора складывается из стоимости материалов для печатания пластиковой формы и фольги (разработчики уверяют, что она не превосходит $35).
Результаты этой научной работы были представлены на международной конференции Ассоциации вычислительной техники (Association for Computing Machinery - ACM, все-таки основное достижение этой работы лежит в области математики!) - ACM BuildSys 2017, прошедшей в начале ноября в Делфте (Нидерланды).
Комментарии
Отправить комментарий