摘要：研究人员发现，用于大量设备（例如实验室中的工厂和设备中的机器）的低功率，廉价的方式，可以通过有效地使用未开发的高频使用信号来共享信息。该技术是一种设备的高级版本，该设备在无线系统（通常称为标签）中传输数据。...

研究人员发现，用于大量设备（例如实验室中的工厂和设备中的机器）的低功率，廉价的方式，可以通过有效地使用未开发的高频使用信号来共享信息。

该技术可以立即在工业环境中实现低成本，高效的实时监控，例如通过消除对洪泛力信号发射器的需求来制造机器人的状况或检测炼油厂中的气体泄漏。研究人员说，通过一些工程改进，该技术可用于智能城市和农业等大型应用。

该技术是一种设备的高级版本，该设备在无线系统（通常称为标签）中传输数据。新标签可以使用称为反向散射的技术支持大型设备网络的数据传输。这是中央读者将信号发送到传感器标签以收集信息的地方，并且标签将此环境信号直接反映给读者。反向散射已经用于智能支付和建造入口卡等简单系统中，但直到现在才有可能以低频。

当许多设备试图同时通信时，低频限制会带来问题，因为当引入更多信号时，它们更有可能彼此碰到并变得混乱。传统的反向散射设计也具有缓慢的通信速度，因为较低的频率信号对一次来回传播的信息有限制。

由普林斯顿，赖斯大学和布朗大学的研究人员开发的新标签是第一个可以在无线电谱系的高频部分中使用反向散射的产品。该范围可以支持跨宽带宽的高速数据传输。该开发意味着可以使用被动标签的设备密集网络为密集的网络供电信号传输，与传统的无线系统相比，可以节省大量功率和基础架构。

普林斯顿电气和计算机工程助理教授，研究的首席研究员Yasaman Ghasempour说：“我相信这项技术将在许多有趣的环境中找到应用程序。” “尽管有传统的智慧，但本文表明，可以在亚特拉赫兹范围内进行低功率，可扩展的沟通。”

该论文于10月9日发表自然通讯。

在较高的频率下使用反向散射是具有挑战性的，因为信号在传播时更容易褪色，并且必须非常精确才能长时间旅行。 Ghasempour说：“读者必须形成一个狭窄的铅笔形梁，以使标签的精确位置发光，而低功率标签应该在不消耗任何力量的情况下进行。这是真正的挑战。”

传统的反向散射标签使用简单的天线反映了信号回到其源，这些天线通常会在各个方向上广播能量，从而仅导致一部分能量回到读者。尽管一些高级标签可以调整信号的方向，但它们的能力受到限制，并且仅限于狭窄的频率范围。 Ghasempour说，实现子terahertz的反向散射需要团队重新考虑标签的整个架构。她说：“使用相同的旧硬件设计并将其扩展是行不通的。”

为了解决这些局限性，研究人员提出了一种全新的天线结构。新天线允许信号的方向自动改变频率的变化。通过执行此操作，标签可以引导信号以启用更长的范围通信并避免其他信号干扰。换句话说，每个标签的干扰足迹在空间和光谱域中受到限制。

Ghasempour说，她希望其他人能阅读本文，并为高级应用程序找到工程改进。通过实施一种以低成本放大系统中信号的方法，该技术可以为各个城市的传感器网络提供动力，以监视空气质量或交通流量。

标签可以放置在交通标志上，可以通过自动驾驶汽车检测到，因为即使可见性被雾或雪阻塞，它们也可以使用无线电波来传达“停止”或“屈服”之类的消息。在农业中，该技术可以帮助建立跨田地或森林的土壤传感器的广泛网络，从而提供有关水分水平或温度的实时数据。

Ghasempour说，在这类系统中开发低功率数据调节器是一个积极的研究领域，并且这项创新是迈向降低整个无线系统成本和功耗的一步。