Der kan være mere båndbredde på vej til de hungrende mobilbrugere.
To rumfysikere lancerer nu en metode til bedre udnyttelse af det elektromagnetiske frekvensspektrum, der er afsat til mobilkommunikation.
Udover at skelne mellem radiobølger med forskellig frekvens, skal man også skelne mellem radiobølger med forskellig snoning af de elektromagnetiske bølgefronter. Snoningen er udtrykt ved impulsmomentet, der er knyttet til det elektromagnetiske felt.
Bag forslaget står Bo Thidé fra det svenske institut fra rumfysik i Uppsala, Sverige og Fabrizio Tamburini på universitet i Padova i Italien.
Til Nature News forklarer Fabrizio Tamburini, at metoden umiddelbart kan forøge båndbredden med ni gange, uden de store omkostninger, ved at placere fire antenner i hver enhed. Teknologiske forbedringer kan øge båndbredden yderligere, mener han.
Han skønner tilmed, at teknologien kan være må markedet inden for to til fem år.
Men hvad betyder det egentlig at sno radiobølger, og hvordan giver det mere båndbredde?
I den simpleste form er lys og radiosignaler elektromagnetiske bølger, der udbreder sig med en plan bølgefront. Alle bølgetoppe udgør altså et plan, der står vinkelret på den retning, som bølgen udbreder sig.
I en snoet elektromagnetisk bølge vil bølgefronten derimod rotere som en spiral omkring retningen for bølgeudbredelsen. I den matematiske beskrivelse er det udtrykt ved et særligt impulsmoment for det elektromagnetiske felt (på engelsk orbital angular moment).
Det er værd at notere sig, at dette orbitale angulære moment er uafhængigt af det spin-angulære moment, som er forbundet med, at det elektromagnetiske felt kan være cirkulært polariseret i den ene eller den anden retning.
Spinmomentet kan kun antage to forskellige værdier, mens snoningsmomentet i princippet kan antage uendelig mange værdier - bestemt af hvor kraftigt feltet er snoet.
Det svarer til, at en spindeltrappe kan snos i en af to retninger, men stigningen af snoningen kan antage alle mulige værdier.
Da det er muligt i modtageren at skelne mellem radiobølger med forskellig snoning, kan man altså øge informationsmængden ved at sende og modtage flere forskellige snoninger ved samme frekvens.
Princippet om, at elektromagnetiske bølger har et impulsmoment, har været kendt i mere end 100 år, men det var først i 1994, at man blev i stand til at producere snoet laserlys med et orbitalt angulært moment.
Nu har Bo Thidé og Fabrizio Tamburini i det radiodøde rum ved Ångstrøm Laboratoriet ved Uppsala Universitet eftervist det samme for radiobølger ved 2,4 GHz - som er et område som er interessant for mobilkommunikation.
De har ladet signalet fra en 7-element Yagi-Uda antenne reflektere fra en otte-trin reflektor, der stort set virker som en perfekt spiral-reflektor med et totalt faseskift på 360 grader.
De har så undersøgt den snoede radiobølge, der derved opstår, med to dipolantenner placeret i fjernfeltet i en afstand af 7 meter (dvs. 55 gange bølgelængden for 2,4 GHz-signalet).
Efter at have afprøvet teknikken under velkontrollerede forhold i det radiodøde rum, vil de nu undersøge kommunikation i støjfyldte omgivelser. De planlægger bl.a. et eksperiment over flere hundrede meter i tværs over lagunen ved Venedig om tre måneder.
Tamburini indrømmer overfor Nature News, at det vanskelige del vil bestå i at sende og modtage snoede radiobølger fra enheder i bevægelser - men det er også et område, forskerne arbejder med.
Det kan synes underligt, at det er to rumforskere, der lancerer idéen om snoede radiobølger til mobilkommunikation.
Det hænger dog sammen med, at de samme forskere også studerer snoede elektromagnetiske bølger, der opstår omkring roterende sorte huller i Universet.
I en helt ny artikel i Nature Physics forklarer Thidé og Tamburini, at det burde være muligt at detektere snoet lys med eksisterende teleskoper, hvis de indstilles korrekt.
Det kan give et helt nyt input til studiet af sorte huller og test af Einsteins generelle relativitetsteori, skriver Martin Bojowald fra Pennsylvania State University i USA i en kommentar i Nature Physics.
Radio beam vorticity and orbital angular momentum
Light With Orbital Angular Momentum
Beskrivelse af OAM (Orbital Angular Momentum): Giving Light a New Twist
Twisting of light around rotating black holes
