Beam steering antenn technology har utvecklats för att öka effektiviteten hos en fast basstationsantenn i 5G (mmWave) och 6G, och kan även anpassas från bil till bil, från fordon till infrastruktur, bilradar och satellitkommunikation. . Kredit: dem10
En ny strålstyrd antenn har upptäckts av amerikanska forskare, som ökar effektiviteten för dataöverföring och öppnar frekvenser för mobil kommunikation, som inte är tillgängliga för den teknik som används för närvarande.[{”attribute=””>UniversityofBirminghamUK[{”attribute=””>UniversityofBirminghamUK
Inom telekommunikation är 5G den femte generationens teknikstandard för bredbandsnät och efterföljaren till 4G. Den har mycket snabbare nedladdningshastigheter som så småningom kommer att toppa med 10 gigabit per sekund. Den har också högre bandbredd, så den kan ansluta fler olika enheter.
Nu, i ett genombrott som lovar oöverträffad dataöverföringseffektivitet för 5G mmWave-applikationer, har forskare utvecklat strålstyrningsteknik för fasta basstationsantenner som används av cellulära nätverk.
Birmingham-forskare har avslöjat en ny strålstyrningsantenn som ökar effektiviteten för dataöverföring för “bortom 5G” – och öppnar upp en rad frekvenser för mobil kommunikation som är otillgänglig för för närvarande använda tekniker.
Experimentella resultat, som presenterades idag för första gången vid 3rd International Union of Radio Science Atlantic / Asia-Pacific Radio Science Meeting, visar att enheten kan ge kontinuerlig “vidvinkel” strålstyrning, vilket gör att den kan spåra en mobilanvändare i rörelse i på samma sätt som en parabol vänder sig för att spåra ett rörligt föremål, men med avsevärt ökade hastigheter.
Tekniken, som utvecklats av forskare från University of Birminghams School of Engineering, har visat stora förbättringar i dataöverföringseffektivitet vid frekvenser som sträcker sig över millimetervågspektrumet, särskilt de som identifierats för 5G (mmWave) och 6G, där hög effektivitet för närvarande endast kan uppnås med långsamma, mekaniskt styrda antennlösningar.
För 5G mmWave-applikationer har prototyper av strålstyrningsantennen vid 26 GHz visat oöverträffad dataöverföringseffektivitet.
Strålstyrningsantennteknologin har utvecklats för att öka effektiviteten hos fasta basstationsantenner vid 5G (mmWave) och 6G, och kan även anpassas för fordon-till-fordon, fordon-till-infrastruktur, fordonsradar och satellitkommunikation . Kredit: University of Birmingham
Enheten är helt kompatibel med befintliga 5G-specifikationer som för närvarande används av mobila kommunikationsnätverk. Dessutom kräver den nya tekniken inte de komplexa och ineffektiva matningsnätverk som krävs för vanliga antennsystem, utan använder istället ett system med låg komplexitet som förbättrar prestandan och är enkelt att tillverka.
Strålstyrningsantennen utvecklades av Dr James Churm, Dr Muhammad Rabbani och professor Alexandros Feresidis, chef för
” data-gt-translate-attributes=”[{”attribute=””>Metamaterial[{”attribute=””>Metamaterials Engineering Laboratory, som en lösning för fast basstationsantenn, för vilken nuvarande teknologi visar minskad effektivitet vid högre frekvenser, vilket begränsar användningen av dessa frekvenser för långdistansöverföring.
Omkring storleken på en iPhone använder tekniken ett metamaterial*, tillverkat av en metallplåt med en rad regelbundet åtskilda hål som är mikrometer i diameter. Ett ställdon kontrollerar höjden på en kavitet i metamaterialet, leveransmikrometerrörelser, och, i enlighet med dess position, kommer antennen att styra avböjningen av gruppen av en radiovåg – effektivt “koncentrera” strålen till en starkt riktad signal, och sedan “omdirigera denna energi enligt önskemål” – samtidigt som effektiviteten i överföringen ökar.
Teamet utvecklar och testar nu prototyper vid högre frekvenser och i applikationer som tar det bortom 5G-mobilkommunikation.
Dr Churm kommenterade: “Även om vi utvecklade tekniken för användning i 5G, visar våra nuvarande modeller att vår strålstyrningsteknik kan ha 94 % effektivitet vid 300 GHz. Tekniken kan också anpassas för användning i fordon-till-fordon, fordon-till-infrastruktur, fordonsradar och satellitkommunikation, vilket gör den bra för nästa generations användning i bil-, radar-, rymd- och försvarstillämpningar.”
University of Birmingham Enterprise har lämnat in en patentansökan för denna nästa generations strålstyrningsantennteknologi och söker industripartner för samarbete, produktutveckling eller licensiering.
Effektiviteten och andra aspekter av den underliggande tekniken har utsatts för peer review-processen, publicerats i respekterade tidskrifter och presenterats vid akademiska konferenser1,2,3,4.
Dr Churm tillade: “Vi håller på att sammanställa ytterligare ett arbete för publicering och presentation som kommer att visa en effektivitetsnivå som ännu inte har rapporterats för överföring av radiovågor vid dessa utmanande frekvenser. Enkelheten i designen och de låga kostnaderna för elementen är fördelaktiga för tidig användning av industrin, och den kompakta elektronikkonfigurationen gör det enkelt att installera där det finns utrymmesbegränsningar. Vi är övertygade om att strålstyrningsantennen är bra för ett brett utbud av 5G- och 6G-applikationer, såväl som satellit och Internet of Things.”
*Metamaterial är termen som används för material som har konstruerats för att ha speciella egenskaper som inte finns i naturligt förekommande material. Dessa egenskaper kan innefatta manipulering av elektromagnetiska vågor genom att blockera, absorbera, förstärka eller böja vågor.
Möte: 3rd International Union of Radio Science Atlantic / Asia-Pacific Radio Science Meeting
