这款“悬停”高增益毫米波天线阵列,将解决5G毫米波通信的收发问题 | 黑科技

镁客网2021-11-20 12:44:27


毫米波波束可能是下一代宽带基础设施,是城市环境中蜂窝通信的关键。


近日,俄亥俄州立大学电子科学实验室(ESL)的研究人员正在设计“悬停”高增益毫米波天线阵列,以提升无线信号,减轻拥挤的电磁频谱。

随着互连设备对高带宽需求的增长,低频率和高利用频率的带宽越来越难以满足这一需求,而毫米波(30-300 GHz)可以为未来高带宽、高速数据传输提供“连续带宽”。

对此,负责项目的电气和计算机工程助理教授Nima Ghalichechian表示:“如今,我们使用手机进行各种无线通信来进行语音和视频传输,每年我们都需要更多的信号来发送和接收比上一年更多的数据。”

毫米波的概念伴随着5G的提出也被大家广泛熟知,与成本高的光纤布线相比,空中的毫米波波束可能是下一代宽带基础设施,也是城市环境中的蜂窝通信的关键。而这也成为该研究团队的设计初衷。

对此,Ghalichechian解释道:“我们正试图将频率提高50倍以上,使我们获得50倍的带宽,所以,我们就需要制造出发送和接收设备,以确保其能够在极高的频率下传输和接收数据。”

于是,研究团队利用了微机电系统(MEMS)和3D打印技术,制造该悬挂式高增益毫米波天线阵列。

Ghalichechian指出,与传统硅衬底的天线不同,这种天线是由小型支柱支撑的隔膜组成,值得注意的是,它是浮动的,这个想法是将天线与有损基板之间进行物理隔离,但这也就导致了一定程度的信号削弱问题。

为了解决天线设计中这一确定的限制问题,研究团队打算开发出辐射效率大于85%的硅集成电路扫描阵列。此外,研究生研究助理Jiantong Li和Kyoung Ho Jeong正在利用3D打印技术将镜头组件连接到天线,以建立一种透镜结构,使其聚焦和放大由悬挂天线阵列产生的信号。

这一天线应用极为广泛,除了应用到毫米波之外,它还适用于短距离通信链路、卫星通信、雷达、遥感、安全和医学成像等领域。

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