每年消费者都为最新智能手机和无线设备惊叹。这些升级设备上架前，经历广泛设计测试过程。天线作为无线设备关键组件，持续更新以跟上5G和物联网（IoT）等技术进步。要求更大带宽、满足安全法规、体积足够小以适应微型设计。 Bluetest混响测试系统 为助力无线设备工程师，Bluetest（瑞典哥德堡）开发易用混响测试系统（RTS）测量无线设备和天线性能。Bluetest现为空中、多入多出（MIMO）测试市场领导者。公司用仿真确保RTS设计组件性能优化。 混响测试演进 1940年代起，天线性能在消声室测试。天线旋转测量不同方向辐射强度。数据易解释但消声室昂贵且体积大难移动。 1960年代开发混响室，最

美国陆军工程师研究与发展中心（ERDC）成立于1998年，是美国陆军工程兵团的研究组织。ERDC为士兵、军事设施、民用工程（水资源、环境任务等）以及其他联邦机构、州和市政当局、美国工业界提供研发支持，通过创新工作协议开展合作。 核心能力 ERDC帮助解决土木军事工程、地理空间科学、水资源、环境科学问题。设施从超级计算机到物理模型。中心的Cray XT3和XT4超算是世界上最强大、最快的超算之一，算力超3.5千万亿次/秒。 ERDC七个研究实验室作为工程师和科学家的集成团队运作，解决广泛科技问题——从北极温度作业、沙漠车辆机动性，到湿地保护、精确定位炮弹落点。 五大研发领域 1. 军事工程 为战

自动驾驶汽车包含众多传感器，包括车道、交通标志、自由空间探测器。高级驾驶辅助系统（ADAS）组件必须在各种条件下评估后才能正式上路。 仿真优势 安全测试的一种方式：在仿真中重建世界。RightHook CEO Warren Ahner表示：“你可以从办公桌前去试驾。” “元宇宙里没人会死，至少目前不会，”Ahner在《Tech Briefs》主导的演讲“ADAS传感器测试与仿真最新增强”中告诉观众。“这让探索现实世界难以定位的边缘案例变得非常容易。” RightHook等公司基于充分理解的物理现象构建虚拟环境，并借助扫描测绘公司制作的现实世界数字副本。 恶劣天气建模难点 但一些自然元素难以重

全球孤立山顶上，科学家等待今晚是否是观测之夜。地面和空间数十台望远镜的复杂协调已完成，天气晴朗，技术问题解决——隐喻的星星已对齐。是时候观测银河系中心超大质量黑洞了。 天文学家称这种“日程数独”每天都在事件视界望远镜（EHT）合作观测活动中发生，他们即将迎来新参与者：NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜将加入行列。在韦伯首轮观测中，天文学家将利用其红外成像能力，应对银河系黑洞人马座A*（Sgr A*）带来的独特持久挑战。 观测挑战 2017年，EHT利用全球八个射电望远镜设施联合成像，捕捉到M87星系超大质量黑洞周围区域历史性首张图像。Sgr A*距离更近但更暗淡，周围物质独特闪烁耀斑在小时级改变光

本年度OEM光子学与成像目录展示以下类别的领先供应商和制造商： 相机 – CCD 相机 – CMOS 相机 – GigE/USB/IEEE 1394 相机 – 高速 相机 — 红外/高光谱/紫外 相机 – 其他 涂层/胶粘剂/材料 光纤光学 激光器 – 光纤 激光器 – 气体 激光器 – 半导体 激光器 – 固态 激光器 – 其他 LED/照明 透镜 机器视觉 光学/光学元件 定位设备 电源 传感器/探测器/编码器 软件 光谱/显微/仪器 测试与测量 阅读以下公司的企业简介： Alluxa, Inc. CANON MEDICAL, Video Sensing Division (VSD)

NASA肯尼迪航天中心开发了用于运动控制应用的感应式非接触位置传感器。该传感器旨在监测光学检测系统的精确运动，该系统测量航天飞机窗户的缺陷。 该技术精准、小巧、低廉，提供绝对位置。可在200微米总范围内测量400纳米精度的位置。高线性输出使低成本微控制器即可轻松计算。高信噪比使传感器能在嘈杂环境中工作。

广泛用于移动电子到电动汽车的锂离子电池依赖液体电解质在充放电循环中在电极间来回搬运离子。液体均匀包裹电极，允许离子自由移动。 快速发展的固态电池技术改用固体电解质，有望提升能量密度和改善未来电池安全性。但从电极移除锂可能在界面产生空隙，导致可靠性问题，限制电池寿命。 研究人员利用X射线断层扫描观察固态锂电池充放电时内部材料演变。详细三维信息有助于提高电池可靠性和性能，固态电池用固体材料替代现有锂离子电池中的易燃液体电解质。 关键发现 原位同步辐射X射线计算机微断层扫描成像揭示了锂/固体电解质界面电极材料动态变化如何决定固态电池行为。研究发现电池运行导致界面形成空隙，造成接触丧失，这是电池失效的

机器人专家和人工智能（AI）研究人员知道当前系统感知和处理世界的方式存在问题。目前仍将传感器（如为记录图像设计的数码相机）与计算设备（如为视频游戏加速图形设计的GPU）结合使用。 这意味着AI系统仅在传感器和处理器之间记录和传输视觉信息后才能感知世界。但许多可见事物往往与手头任务无关，如自动驾驶汽车驶过路边树木的叶子细节。目前所有这些信息被传感器以极致细节捕获并发送，堵塞系统，消耗功耗和处理时间。 仿生创新 研究人员从自然系统处理视觉世界的方式获取灵感——人眼和大脑协作理解世界，某些情况下眼睛自身执行处理以帮助大脑减少无关信息。研究人员在图像平面直接实现卷积神经网络（CNN），一种实现视觉理解

氢气作为化石燃料的清洁可再生替代品，是可持续能源未来的一部分；然而对易燃性的担忧限制了氢气作为电动汽车动力源的广泛应用。氢能车辆加氢更快、续航更远，但最后障碍之一是确保安全的氢气检测方法。 技术突破 研究人员开发出廉价、无火花、基于光学的氢气传感器，比以往模型更灵敏、更快。大多数商用氢气传感器检测活性材料与氢气相互作用时电子信号变化，可能因电火花诱发氢气点燃。新传感器无需电子器件即可检测氢气存在。 氢能应用远超电动汽车，阻燃技术至关重要。坚固的氢泄漏检测和浓度控制传感器在氢能经济所有阶段都很重要：生产、分配、储存、石油加工和生产、化肥、冶金、电子、环境科学、健康安全等。 核心指标 氢气传感器三

研究人员演示：定制智能手表分析汗液化学物质，可实时追踪体内药物水平。这项可穿戴技术可融入更个性化的医疗方法，为个体量身定制理想药物和剂量。 现状与突破 当前个性化给药高度依赖重复抽血，样本送中央实验室分析。这些方案不便、耗时、有创、昂贵，故仅在少数患者和罕见场合使用。新可穿戴技术可持续无创追踪体内药物谱，为每个个体优化最佳剂量和服药时机。 因分子尺寸小，多种药物最终进入汗液，其浓度紧密反映药物循环水平。因此研究人员创建配备传感器的智能手表，分析采样的微小汗滴。实验追踪了对乙酰氨基酚（常见非处方止痛药）在数小时内对个体的影响。首先在手腕施加微弱电流刺激汗腺，无需受试者运动出汗即可检测体液化学变化

Spinoff是NASA年度出版物，介绍成功商业化的NASA技术。这种商业化促进了健康医疗、消费品、交通、公共安全、计算机技术、环境资源等领域产品和服务的发展。 从太空漫步到家庭监护 宇航员太空漫步时，航天服包含多个传感器监测体温、心率、出汗量等。数据自动发送给NASA，分发给飞行外科医生、生物医学工程师等。地面机组利用这些信息指导支持工作——如提醒喝水预防脱水、短暂休息降低心率。同类远程健康监测现已在地球应用于名为Ejenta的系统。 智能代理系统 可定制操作系统针对个体量身打造，基于每位患者档案创建智能代理。基于NASA开发的算法和机器学习，AI系统通过可穿戴和无线设备数据了解患者，补充医

NASA戈达德太空飞行中心开发了一种吸收耦合远红外微波动电感探测器（FIR MKID）阵列，采用十字吸收体图案。它使入射功率对水平和垂直极化均等吸收。该阵列使探测器输出可在常规MKID设计两倍以上频率下进行频率复用。此外，技术使功率在探测器区域更均匀分布，提高探测器灵敏度。探测器读出工作频率也高于现有设计，从而增加探测器阵列通道容量。 结构设计 FIR MKID由两大组件组成：(1)远红外吸收的金属图案，(2)射频读出的微波传输线谐振器。膜上的十字金属图案为水平和垂直极化信号提供相同功率吸收。金属图案置于膜顶底两面，形成平行板耦合传输线，在读出频率下充当半波谐振器。膜区平行板传输线在探测器边缘

微型芯片传感器的核心机制包含两层相互重叠的硅层，中间间隔270纳米——约为人类头发宽度的0.005倍。它们承载微小电压。身体运动和声音的振动使芯片部分发生通量变化，导致电压通量并产生可读的电子输出。人体测试中，芯片清晰记录了肺和心脏机械运作的多种信号——这些信号往往逃过现有医疗技术的有效检测。 技术原理 该芯片集电子听诊器和加速度计于一体，称为加速度计接触麦克风。它检测从体内进入芯片的振动，同时屏蔽体核外的干扰噪音（如空气声）。若摩擦皮肤或衣物，它不听摩擦声，但对体内传来的声音极敏感，甚至透过衣物也能拾取有用振动。 检测带宽极宽——从宽幅扫动运动到不可听的高频音调。因此传感器芯片同步记录心跳精

研究人员开发出一种将电子传感器融入弹性面料的方法，可制作衬衫等服装，用于监测体温、呼吸、心率等生命体征。 产品特性 嵌入传感器的可机洗服装可定制贴合身体。研究人员设想此类传感可用于监测患者（居家或医院）、运动员或宇航员。定制化服装适用于任何需要获取体温、呼吸频率等身体数据的人群。 电子传感器由长柔性条组成，封装在环氧树脂中，再编织进面料的窄通道内。通道有小开口使传感器接触皮肤。研究设计原型衬衫含30个温度传感器和一个加速度计，可测量穿着者运动、心率和呼吸率。服装可无线传输数据至智能手机。 面料选用聚酯混纺，因其吸湿排汗性能和贴合皮肤能力，类似运动时穿的压缩衫。服装可连同嵌入传感器一起洗涤，传

投出您的一票！ 现在是为今年的《Tech Briefs》读者选择年度产品大奖投票的时候了。查看12个提名产品，为2021年荣誉投票。 Techbriefs.com最新动态 本月博客追踪“创造未来”设计大赛获奖者，包括大奖得主Aaron Hall。Hall及其Intropic Materials团队利用酶制造真正可降解的塑料。 大流行对大气的影响 COVID-19大流行期间排放减少，地球大气以惊人方式反应，显示气候变暖与空气污染紧密相关。NASA卫星数据显示，全球旅行减少在短短几周内大幅降低空气污染和温室气体排放。 下月《Tech Briefs》预告 1月刊重点关注分销商和制造商在动荡供应

研究人员开发出一种紧凑型3D激光雷达成像系统，其性能和精度可匹敌甚至超越目前使用的大多数先进机械系统。3D激光雷达可为许多应用提供精确成像和测绘：它是自动驾驶汽车的“眼睛”，用于人脸识别软件，也被自主机器人和无人机采用。精确成像对机器绘制和交互物理世界至关重要，但当前技术的尺寸和成本限制了激光雷达在商业应用中的普及。 技术创新 新集成系统在同一芯片上使用硅光子元件和CMOS电子电路。原型机将是一种低成本方案，可为机器人、自主导航系统、建筑工地测绘提升安全性、医疗保健等领域铺平大批量生产低成本、紧凑、高性能3D成像相机的道路。 硅光子系统在远距离下的精度远高于其他基于芯片的激光雷达系统和大多数机

NASA艾姆斯研究中心开发了一种新型遥感仪器——多光谱成像、探测与主动反射（MiDAR），具备先进科学能力。MiDAR发射端与接收端展示了一种高性价比方案，可同时实现高帧率、高信噪比（SNR）多光谱成像，具备高光谱潜力、高带宽单工通信和同相辐射定标。计算成像技术进一步允许利用运动结构（SfM）和流体透镜算法融合多光谱数据，生成三维多光谱场景和高分辨率水下底栖系统影像，用于未来科学机载野外考察。 技术原理 MiDAR发射器发射编码窄带结构光，产生高帧率多光谱视频，执行实时辐射定标，并在包括黑暗在内的各种环境光照条件下提供高带宽单工光数据链路。基于独特色带特征的理论框架，开发了用于MiDAR发射器

便携式工程分析传感器与自动采样系统（PEGASUS）是一种微型化波导光学传感器，可从血液、水、食品、动物等样本中检测毒素、细菌特征、病毒特征、生物威胁、白色粉末等。 核心优势 PEGASUS无需专业人员或实验室设备即可操作，适用于世界偏远地区。它能区分细菌和病毒特征，便于选择正确治疗方案，改善患者预后并减少抗菌药物耐药性传播。传感器集成样本处理装置，极简手动步骤确保每个样本达到检测所需质量。 检测流程 检测分两步：首先在微流控装置中处理样本，仅需极小样本量；随后将处理后的样本加载到微型传感器上进行检测。微流控装置和传感器可打包进坚固公文箱，随身携带至全球任何地点。 技术原理 设备技术基于台式波

研究人员在开发一种天线阵列技术方面迈出关键一步，该技术可涂覆在飞机机翼上、作为贴片传输信号给医疗植入体，或铺设成墙纸与物联网（IoT）设备通信。 技术优势 这项可支撑新兴5G和6G无线网络多种应用的技术，基于大面积电子学——一种在薄而柔性的材料上制造电子电路的方法。该方法克服了传统硅半导体的局限：硅半导体虽能在5G所需的高射频下工作，但宽度仅限于几厘米，且难以组装成与低功耗设备增强通信所需的大型阵列。 为实现大尺寸，以往尝试离散集成数百个微芯片，但这不切实际——既不低成本、可靠，也无法在无线系统层面扩展。新技术可原生扩展至显示器、液晶电视等大尺寸，研究团队将薄膜晶体管技术改良用于无线信令。 相

研究人员开发出一种方法，使旋翼无人机（UAV）能够在没有GPS辅助的情况下，自主降落在移动的无人地面车辆（UGV）上并进行充电，随后继续执行任务。自主空地协同智能体团队将使在过于偏远或危险、不适合人类进入但通常需要大量定位和通信基础设施的搜救环境中开展作业成为可能。 核心技术突破 无人机的一项关键功能是能在静止和移动的地面车辆上自主着陆、充电，然后起飞执行新任务。由于GPS极易受到干扰，无人机无法依赖GPS，因此这些行为必须利用机载视觉等其他感知源来实现。 研究团队在飞行器上使用低成本传感器和计算机进行板载计算，且无人机与地面车辆之间无需通信。团队进行了软件闭环仿真和户外实验，验证了算法在执