纳米技术现在 - 新闻稿：薄膜，高频天线阵列为无线通信提供了新的灵活性

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普林斯顿的研究人员已经基于大区域电子技术开发了一种新型的分阶段阵列天线，这可以实现许多新兴5G和6G无线网络的用途。研究人员在普林斯顿安德林格能源与环境中心的屋顶上测试了该系统。信用可以WU

抽象的：
普林斯顿的研究人员已经迈出了一步，开发了一种天线阵列，该天线阵列可以覆盖飞机的机翼，作为将信号传输到医疗植入物的皮肤贴片的功能，或覆盖与物联网（IoT）设备通信的墙纸一样覆盖房间。

薄膜，高频天线阵列为无线通信提供了新的灵活性

新泽西州普林斯顿|发表于2021年11月5日

该技术可以实现新兴的5G和6G无线网络的多种用途，它基于大区域电子产品，这是一种在薄而灵活的材料上制造电子电路的方式。研究人员在10月7日发表的《自然电子学》发表的论文中描述了其发展。

该方法克服了常规硅半导体的局限性，这些硅半导体可以在5G应用所需的高无线电频率下运行，但只能宽达几厘米，并且很难将其组装到与低 - 相处所需的大型阵列中电源设备。

``为了达到这些较大的维度，人们尝试了数百个小微芯片的离散整合。但这不是实际的 - 它不是低成本的，它是不可靠的，它在无线系统级别上不可扩展。”普林斯顿的凯勒工程教育创新中心。

``您想要的是一项可以在这些大维度上进行本地扩展的技术。好吧，我们有一项类似的技术 - 我们用于显示器的技术，例如计算机监视器和液晶显示器（LCD）电视，Verma说。这些使用薄膜晶体管技术，Verma及其同事适用于无线信号。

研究人员使用锌 - 氧化薄膜晶体管创建了三个天线的1英尺长（30厘米）的行，在称为梯形阵列的设置中。分阶段的天线阵列可以传输可以通过数字编程以实现所需频率和方向的窄光束信号。阵列中的每个天线都会从其邻居发出特定时间延迟的信号，并且这些信号之间的建设性和破坏性干扰加起来为聚焦电磁束 - 类似于池塘中的水滴产生的涟漪之间的干扰。

单个天线在各个方向广播一个固定信号，但是分阶段的阵列可以将光束电扫描到不同的方向上，因此您可以进行点对点的无线通信。”获得博士学位的大学今年早些时候在普林斯顿的电气和计算机工程专业。

分阶段的天线已经在长距离通信系统（例如雷达系统，卫星和蜂窝网络）中使用了数十年，但是普林斯顿团队开发的技术可以带来新的灵活性来分阶段阵列，并使它们能够在不同的范围内运行无线电频率比以前的系统。

``LARGE-AREA电子产品是一种薄膜技术，因此我们可以在柔性的基材上建立电路，并可以单层将所有组件整合到具有一张纸的形式的纸张中，''说。”吴。

Wu说，在研究中，团队在玻璃基板上制造了晶体管和其他组件，但可以使用类似的过程来在柔性塑料上创建电路。

这种类型的天线系统几乎可以在任何地方安装。当房间中的墙纸像墙纸一样，它可以与IoT设备（例如温度或运动传感器）的分布式网络进行快速，安全和节能的通信。

具有柔性表面的天线也可能对卫星有益，卫星以紧凑的格式发射并在到达轨道时展开，并且大面积对于与飞机的长距离通信可能是有利的。

``由于飞机的距离已经到目前为止，因此您会失去很多信号功率，并且您希望能够以高灵敏度进行通信。机翼是一个相当大的区域，因此，如果您在该机翼上有一个点接收器，则没有太大帮助，但是如果您可以扩大捕获信号的面积的数量Verma说，千可以降低信号功率并提高收音机的敏感性。”

除了WU和Verma外，来自电气和计算机工程系的纸的合着者都是博士学位。毕业生Yoni Mehlman（2020）和Tiffany Moy（2017）；研究生Prakhar Kumar和Yue MA；博士后研究助理Hongyang Jia；名誉教授和高级学者Sigurd Wagner；詹姆斯·斯特姆（James Sturm），斯蒂芬·R·福雷斯特（Stephen R. Forrest）电气工程教授。

这项工作得到了国防高级研究项目局脑启发的计算中心和普林斯顿大学等离子体科学技术计划的部分支持。该研究还利用了普林斯顿材料科学与技术研究所的洁净室设施。

作者：莫莉·莎拉赫（Molly Sharlach）