Programowalne anteny otwierają nową erę holografii, inteligentnych miast i urządzeń 6G

Programowalne anteny otwierają nową erę technologii 6G w sferze komunikacji bezprzewodowej. Anteny programowalne mogą otworzyć nowe możliwości w zakresie przesyłania danych dla holografii i inteligentnych miast a prototypy już powstały. Naukowcy i inżynierowie otwierają nowe możliwości, dążąc do super-prędkości przesyłania danych, które kiedyś wydawały się jak z science fiction. Teraz, przełomowy rozwój w technologii antenowej pokazuje, że wyznaczana jest droga dla nowej ery łączności.

Badacze ujawnili pracę nad dynamiczną anteną metapowierzchniową (DMA), która może rewolucjonizować sposób, w jaki oddziałujemy z sygnałami bezprzewodowymi. Antena metapowierzchniowa to prototyp, o wielkości pudełka zapałek, który jest wyposażony w cyfrowo kodowany miniaturowy procesor, wysokoprędkościową macierz bramek programowalnych (FPGA), zintegrowaną na chipie. DMA jest pierwszą swojego rodzaju, która działa z sygnałem 6G w paśmie fal milimetrowych (mmWave) o częstotliwości 60 GHz, spektrum zastrzeżonym dla zastosowań przemysłowych, naukowych i medycznych. Wyniki tych badań zostaną opublikowane wkrótce w czasopiśmie IEEE Open Journal of Antennas and Propagation.

Podczas gdy 5G stało się graczem w rewolucji w komunikacji mobilnej, oferując znacznie większe prędkości i niższe opóźnienia, 6G obiecuje krok naprzód. Ze względu na prędkości potencjalnie tysiąc razy większe niż 5G, sieci 6G są kluczem do wielu aplikacji wymagających ultra-szybkiego przesyłania danych. Chociaż ostateczne specyfikacje dla 6G mają być gotowe w 2028 roku, a wdrożenie komercyjne przewidywane jest na początki lat 30., prace w tej dziedzinie już trwają.

Masood Ur Rehman, starszy wykładowca ds. systemów autonomicznych i łączności na Uniwersytecie w Glasgow, który kierował badaniami, podkreślił znaczenie tego przełomu. „Nasz inteligentny i wysokoadaptacyjny projekt anteny o wysokiej częstotliwości może być jednym z technologicznych kamieni węgielnych kolejnej generacji rekonfigurowalnych anten mmWave,” powiedział Ur Rehman.

Jedną z głównych cech prototypowej anteny jest jej zdolność do formowania wiązek. Pozwala to na precyzyjne kierowanie sygnałem 6G w kierunku urządzenia docelowego, zwiększając niezawodność, prędkość i efektywność energetyczną. Antena osiąga to dzięki zastosowaniu elementów metamateriałowych, zaprojektowanych do rezonansu w okolicach 60,5 GHz, umożliwiając ich precyzyjne dostrojenie bez konieczności skomplikowanego układu scalonego.

Ur Rehman wyjaśnił dalej: „Programowalne sterowanie wiązką i kształtowanie wiązek DMA mogą pomóc w tworzeniu obrazów holograficznych mmWave o wysokiej rozdzielczości, a także w komunikacji na bliskie odległości, skupianiu wiązek i przesyłaniu energii bezprzewodowej.”

Poza prostym ułatwianiem szybszego internetu na smartfonach, nowa antena ta obiecuje obsługę szeregu aplikacji. Połączenia wewnątrz budynków zawsze stanowiły wyzwanie dla sieci bezprzewodowych, a 6G nie jest wyjątkiem. Jednak DMA może obsługiwać duże sieci IoT 60 GHz wewnątrz pomieszczeń z wysokimi prędkościami transmisji i ogromną przepustowością danych. Testy wykazały, że prototyp redukuje zużycie energii o 88% i kolizje danych o 24% w porównaniu z antenami o charakterze wszechkierunkowym.

Co więcej, potencjał wykrywania obiektów za pomocą 6G otwiera wiele możliwości. Wykorzystując właściwości fal radiowych, wykrywanie obiektów w czasie rzeczywistym staje się wykonalne, a zastosowania obejmują śledzenie pacjentów w szpitalach czy kierowanie pojazdami autonomicznymi. Dane te mogą także posłużyć do tworzenia modeli holograficznych 3D, dostarczając szczegółowych informacji o ruchu ludzi i obiektów w danym obszarze.

Ur Rehman podkreślił, że to dopiero początek. Planowane są dalsze prace nad projektowaniem dla większej elastyczności i wydajności, zakładając, że antena metapowierzchniowa stanie się kluczowym elementem w środowiskach IoT i smart city opartych na 6G.

Stojąc na progu rewolucji 6G, innowacje takie jak dynamiczna antena metapowierzchniowa dają wgląd w przyszłość łączności i możliwości technologicznych. Ze swoim potencjałem do napędzania postępów w komunikacji, wykrywaniu i obrazowaniu, jest jasne, że droga do 6G stoi przed nami, gotowa do zmiany sposobu, w jaki oddziałujemy z otaczającym nas światem.

Autor: DA

Źródła: Live Science, Live IEEE Antennas and Propagation