美陆军投资研发新型5G射频开关,其能效是现有同类产品的50倍

美陆军投资研发新型5G射频开关,其能效是现有同类产品的50倍

随着5G的上市,美陆军投资的新研究项目开发出一种新型射频开关,其能效是目前使用的同类产品的50倍。

在美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室下属的陆军研究办公室(Army Research Office)的资助下,德克萨斯大学奥斯汀分校和法国里尔大学(University of Lille)的研究人员研发了一种新组件,它可以更有效地使用最高的5G频率,这样可以延长设备的电池寿命,加快用户处理流式高清媒体等数据的速度。

智能手机上通常都装有执行多项任务的开关。其中一个主要任务是在不同的网络和频率之间来回切换:4G、WiFi、LTE、蓝牙等。当前执行此任务的射频开关总是处于运行状态,消耗宝贵的处理能力和电池寿命。

射频开关普遍应用于军事通信系统和雷达系统中。与现有射频开关相比,这些新型开关可以提供更大的性能优势,并且可以延长移动通信和高级可重构系统的电池寿命。研究团队将此项研究成果发表在《自然电子》杂志。

领导此项研究的科克雷尔工程学院电气与计算机工程系教授Deji Akinwande博士表示,很明显,现有开关消耗了大量功率。新型开关可以在100GHz频率传输HDTV数据流,这是宽带开关技术的一项成就。

这种新型开关保持关闭状态,为其他进程节省电池寿命,除非它们正在积极帮助设备在网络之间切换。研究人员还展示了在高于5G速度基线下传输数据的能力。

先前的研究人员已经在5G频谱的低频段取得了成功,那里的数据传输速度较慢,但数据可以传输更远距离。这种新型开关是第一个可以在从低频段的吉赫兹频率到高频段的太赫兹频率的频谱范围内工作的开关,而太赫兹频率未来可能成为6G发展的关键。

该团队研发的新型开关使用纳米材料的六边形氮化硼,这是一种与石墨烯来自同一家族的新兴纳米材料。开关的结构包括一层硼和氮原子,它们呈蜂窝状夹在一对金电极之间。六角氮化硼是目前已知最薄的绝缘体,厚度仅为0.33纳米。

这些射频开关的应用不仅限于智能手机,卫星系统、智能无线电台、可重构通信和物联网都可能使用这种新型开关。此外,这些开关可以在柔性基板上实现,适合士兵可穿戴的无线电台和通信系统,能够提升系统能效、延长电池寿命、获得更快的数据传输速度以及实现其他防御技术。

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