研究人員設計的可重構天線原型。圖片來源：美國賓夕法尼亞州立大學

可重構天線是未來通信網絡系統（如6G）不可或缺的一部分。但目前的許多可重構天線設計存在不足：它們在高溫或低溫下無法正常工作，存在功率限制，或者需要定期維修。為了克服這些缺點，美國賓夕法尼亞州立大學研究人員將電磁鐵與柔順機構相結合，推出了其概念驗證可重構貼片天線。研究成果發表在《自然·通訊》雜志上。

符合柔順機制的物體可被設計成向某個方向反復彎曲，并能經受住惡劣環境。當應用于可重構天線時，柔順機構使天線臂能以可預測的方式彎曲，這反過來又在不使用鉸鏈或軸承的情況下改變了它的工作頻率。

研究人員介紹說，就像變色龍觸發皮膚上的微小隆起移動，從而改變它的顏色一樣，一個可重構天線可改變它的頻率，從低到高再回到原來的頻率，只需配置它的機械特性，就能在柔順機構的作用下實現。受日本折紙藝術啟發，利用柔順機構理論設計的“折紙天線”雖可重構，但其在堅固性、長期可靠性和高功率處理能力方面表現較差。如果不精心設計，這些類型的設備在現場將受到環境和操作壽命的限制。

此次，研究團隊使用商業電磁模擬軟件繪制并設計了一個圓形虹膜貼片天線原型。然后，他們對其進行3D打印，并在電波暗室中測試了它的疲勞故障以及頻率和輻射模式保真度。

該原型只比人類手掌略大一點，其設計目標是演示特定的頻率。對于高頻應用，這項技術可擴展到集成電路級別；對于低頻應用，則可擴大尺寸。

研究人員表示，該成果將柔順機構作為整個電磁學領域的一種新設計范式，這可能是一個全新的設計領域分支，將會帶來令人興奮的應用。