2021. 11. 05. - 12:35
Új típusú antennarendszer segítheti a 6G-t
Vékony rétegű, nagyfrekvenciás antennarendszer kínál újfajta rugalmasságot a vezeték nélküli kommunikációhoz.
Új típusú antennarendszer kifejlesztése felé tettek komoly lépéseket a Princeton Egyetem kutatói. Ez a rendszer képes akár egy repülő szárnyait is beborítani, úgy funkcionál, mint egy bőrtapasz, amely jeleket továbbít orvosi implantátumokhoz, vagy háttérképként lefedhet egy helyiséget, ami a dolgok internetes (IoT) eszközeivel kommunikál.
A technológia lehetővé teheti a feltörekvő 5G és 6G vezeték nélküli hálózatok számos felhasználását. Nagy felületű elektronika az alapja: ez egy módja annak, hogy vékony, rugalmas anyagokból készítsenek elektronikus áramköröket.
A kutatók a Nature Electronics folyóiratban jelentették meg leírásukat az új fejlesztésről. Olvasd el: 6G - Kiderültek az üzemeltetők legnagyobb kihívásai
Új típusú antennarendszer kifejlesztése felé tettek komoly lépéseket a kutatók
A megközelítés felülmúlja a hagyományos szilícium félvezetők korlátait – ezek az 5G alkalmazásokhoz szükséges magas rádiófrekvenciákon működnek, azonban csak néhány centiméter szélesek, ezért nehéz összeilleszteni őket nagy tömbökbe, ami pedig szükséges az alacsony tápegységű kommunikációhoz.
„E nagy méretek eléréséhez a szakemberek több száz kis mikrochip diszkrét integrálásával próbálkoztak. Ez azonban nem praktikus – nem olcsó és nem is túl megbízható a nem skálázható vezeték nélküli rendszerek szintjén” – mondta el Naveen Verma, a tanulmány vezető szerzője, elektro- és számítástechnika professzor, a Princetoni Keller Innovációs Központ igazgatója.
„Olyan technológiát szeretnénk, amely natív módon képes ezekre a nagy méretekre skálázni. Nos, van egy ilyen technológiánk – ezt használjuk a kijelzőinkhez, például a számítógép-monitorokhoz és a folyadékkristályos kijelzős (LCD) televíziókhoz” - folytatta Verma.
Ez a technológia vékonyréteg-tranzisztoros technológiát használ, amelyet a szakember és munkatársai a vezeték nélküli jelzésekhez adaptáltak.
A kutatók cink-oxid vékonyréteg-tranzisztorokkal három antennából álló, 30 centiméter hosszú sort hoztak létre, fázisos tömbként ismert elrendezésben.
A fázisos antennatömbök keskeny nyalábú jeleket tudnak továbbítani, amelyek digitálisan programozhatók a kívánt frekvenciák és irányok eléréséhez.
A tömb minden antennája meghatározott időkésleltetéssel bocsát ki jelet a szomszédaitól, a jelek közötti konstruktív és destruktív interferencia pedig egy fókuszált elektromágneses sugárnyalábot alkot – hasonlóan a tóban lévő vízcseppek keltette hullámok közötti interferenciához. Olvasd el: Megdöntötte az LG a 6G átviteli távolság-rekordot
Egyetlen antenna minden irányban sugároz rögzített jelet, azonban az egy fázisú tömb elektromosan képes pásztázni a sugarat különböző irányokba, így pont-pont vezeték nélküli kommunikációt folytathat – magyarázta a tanulmány vezető szerzője, Can Wu, a Stanford Egyetem posztdoktor kutatója.
A fázissoros antennákat már évtizedek óta használják nagy távolságú kommunikációs rendszerekben, például radarrendszerekben, műholdakban és mobilhálózatokban - de a Princeton kutatócsapata által kifejlesztett technológia új rugalmasságot biztosíthat a fázistömbök számára és lehetővé teszi, hogy a rádiófrekvenciák eltérő tartományában működjenek, szemben a korábbi rendszerekkel.
„A nagy felületű elektronika egy vékonyréteg-technológia, így rugalmas hordozóra építhetünk áramköröket méteres fesztávon, illetve az összes komponenst integrálhatjuk monolitikusan egy olyan lapba, amely rendelkezik egy papírlap alaktényezőjével” – magyarázta Wu.
A tanulmány során a kutatók csapata a tranzisztorokat és más alkatrészeket üveghordozóra állította elő, de hasonló eljárással rugalmas műanyagon is lehetne áramköröket létrehozni - mondta Can Wu.
Külön előny, hogy ez a fajta antennarendszer szinte bárhová telepíthető. Ha tapétaként használják egy szobában, gyors, biztonságos és energiahatékony kommunikációt tesz lehetővé az IoT-eszközök elosztott hálózatával, például hőmérséklet- vagy mozgásérzékelőkkel is.
Sőt, a rugalmas felületű antenna jó lehet a kompakt formátumban felbocsátott műholdak számára, amelyek a pályára érve bontakoznak ki, a nagy terület pedig előnyös lehet a repülőgépekkel való távolsági kommunikációhoz.
L.A.
