【财新网】（记者 于达维）随着智能设备、可穿戴设备的普及，人们期待这些设备可以做的越来越小，甚至可以植入体内。但是的体积成为困扰智能设备微型化的一个主要瓶颈。8月23日，美国东北大学计算机工程系的孙年祥教授课题组在《自然-通讯》上发表一篇论文，提出了一种天线设计新方案，利用这种方案可以制造出比当前使用的小型天线还要小100倍的新一代天线。
这种技术在便携式无线通讯系统中有潜在的应用前景，包括穿戴式电子产品、智能手机、可生物植入和生物注射的天线及物联网设备。
传统的天线体积之所以难以缩小，是因为其长度需要与电磁波的波长相似，才能保证与特定的电磁波产生共振。电磁波波长越大，天线也就越长，以产生足够的电势差，才能将信号清晰地接收下来。孙年祥教授在论文中介绍，一般来说，天线的体积最小也要达到电磁波波长的十分之一，进一步的小型化，已经是过去几十年中微电子领域难以克服的瓶颈。
孙年祥教授的主要研究领域是信息材料、微波器件，是国际上最早将多铁材料做成器件的先驱。他的课题组发明的这种新一代天线，是一种悬空的铁磁/压电薄膜，和传统的天线与特定波长的电磁波产生共振不同，新型天线在接收和发射电磁波时，会与特定的电磁波频率产生声学共振，而同样频率的声波波长要小的多，这就大大缩小了天线的体积。
当然与传统天线可以实现电磁波与电流的相互转换不同，薄膜天线是由电信号导致薄膜的电磁振荡，发射电磁波，在接收到电磁波信号时，薄膜的铁磁性质会导致薄膜变形，而薄膜的变形将导致压电材料输出一个电信号，这样就实现了信号的发射和接收。
孙年祥介绍，这种天线的工作频率就是薄膜的声学共振频率，其体积只需要和声波波长相似就可以了，而声波波长要比同样频率的无线电波波长小五个数量级。
他们发现，通过不同的几何设计，就能控制薄膜共振的频率。目前他们通过两种不同设计，实现了从特高频（UHF，波长1m-1dm，频率300-3000MHz）到甚高频（VHF，波长10m-1m，频率30-300MHz）信号的处理。而且新的天线与相似大小的传统天线相比性能更佳，它们完全无源，不需要任何电池，仅由简单的电子元件组成。
孙年祥表示，这种新型天线具有“巨大的潜力”，可用于穿戴式电子产品、智能手机、可生物植入和生物注射的天线及物联网等领域，在家用电子产品和军用武器装备中都具有广泛应用前景，有望为可穿戴电子设备甚至是可植入式设备研制铺平道路。
