Forbedret keramik kan spille en central rolle i at fremme 5G-teknologi

5G, eller femte generations teknologistandard for bredbåndsmobilnetværk, er udråbt til endelig at være kommet for ultrahurtige downloadhastigheder, en ende på afbrudte opkald og buffering, og større tilslutningsmuligheder for at fremme udviklingen af ​​autonome køretøjer, fjernoperation, og tingenes internet.

I sandhed, Indførelsen af ​​5G-teknologi er stadig i de tidlige stadier, ifølge Michael Hill, teknisk direktør for Skyworks Solutions, et Californien-baseret avanceret halvlederfirma. I deres papir, udgivet i Anvendt fysik bogstaver , Hill og hans kolleger giver et overblik over spirende 5G-teknologier og viser, hvordan forbedring af keramiske materialer kan spille en central rolle i 5G-udvikling.

5G fungerer i to frekvensbånd:3-6 gigahertz til langdistanceforbindelser og et meget højere frekvensbånd i millimeterbølgeområdet (20-100 GHz) for ultrahurtige datahastigheder.

Tilpasning af det lavere frekvensbånd, tættere på 4G-spektralområderne, er mindre problematisk end de væsentlige ændringer, der er nødvendige for fuldt ud at realisere 5G-kapacitet i de højere frekvensområder. For eksempel, frekvenstypen er bundet til den overordnede signalstyrke. Jo højere frekvens, jo kortere afstand kan bølgen rejse.

Keramiske materialer har længe været brugt i trådløse kommunikationsnetværksteknologier til både mobile enheder og basestationer. Forbedring af keramik, derfor, har været et centralt fokus i at forbedre 5G-kapaciteten. For deres vedkommende Hills forskningsgruppe har udviklet en keramik til at forbedre en enhed, der er kritisk for 5G-applikationer, kaldet en cirkulationspumpe.

Typisk lavet af isolerende keramiske materialer baseret på yttrium jern granat, Cirkulationspumper er enheder med tre porte, der fungerer som trafikcirkler for at holde signalet flydende i én retning og gøre det muligt for en modtager og en sender at dele den samme antenne.

For at øge energitætheden markant for at rumme de højere frekvenser, forskerne har delvist erstattet yttrium med vismut, et tungt element, der øger keramikkens dielektriske konstant. Vismutsubstitutionerne muliggør også miniaturisering af cirkulationspumper.

Mens 5G-teknologikampen fortsætter med at varme op, cirkulationspumper kunne erstattes af højeffekts galliumnitrid-baserede kontakter, som viser, hvor tidligt stadiet stadig er for 5G-teknologiudvikling.

"Millimeterbølgeteknologi vil sandsynligvis være det vilde vesten i nogen tid, da én teknologi kan dominere kun for hurtigt at blive erstattet af en anden teknologi, " sagde Hill.