В то время, когда сети 5G требуют больше энергии, чем предыдущие поколения, а каждая такая базовая станция потребляет столько же энергии, сколько 73 домохозяйства в США, создание сети высокой мощности, потребляющей гораздо меньше энергии, рассматривается в армии США как приоритетное экономичное и выгодное решение.
В этой связи исследователи из американского Университета Нотр-Дам, при финансовой поддержке армии США, прилагают усилия к тому, чтобы предложить решение с гораздо меньшим потреблением энергии, поскольку внедрение технологии 5G привело бы к резкому увеличению затрат Пентагона на электроэнергию. В частности, разработчики прилагают усилия для создания новых антенн, которые обеспечивают скорость сетей 5G, но потребляют на десять процентов меньше энергии, чем существующие ныне системы.
В процессе разработки исследователи обнаружили, что определенным решением в этом вопросе может стать новая маломощная антенна, представляющая собой линзовую антенну с градиентным индексом миллиметровых волн (GRIN).
Хотя объективы GRIN существуют уже более ста лет, идея разработки антенны GRIN lens для сетей 5G когда-то казалась большинству исследователей в области беспроводных технологий надуманной. “В настоящее время значительная часть затрат на эксплуатацию сотовой сети приходится на электроэнергию. Если вы посмотрите на вышку сотовой связи, то поймете почему: она использует разные антенны для каждого диапазона, и они основаны на активных чипах с питанием”, - сказал Джонатан Чисум, доцент кафедры электротехники Университета Нотр-Дам. “Наша первоначальная идея была проста: что, если бы мы могли реализовать аналогичные возможности всего лишь в одной очень широкополосной антенне, позволив физике материалов выполнять работу, которую обычно выполняют многие энергоемкие чипы?”
За последние восемь лет Джонатан Чисум и его лаборатория сделали несколько открытий в фундаментальной науке о широкополосном управлении лучом. Согласно пресс-релизу Университета Нотр-Дам, эти результаты позволили Чисуму и его команде создать универсальную антенну, которая может работать во всех диапазонах частот для 5G, что когда-то считалось невозможным.
Исследователи подчеркнули, что широкополосные возможности их инновационной антенны с низким энергопотреблением делают ее особенно полезной для армии США. Они утверждают, что армия должна эксплуатировать по всему миру сети 5G, которые работают повсюду на разных частотах. “Таким образом, широкополосное решение, подобное нашему, является важным решением. А поскольку оно потребляет очень мало энергии и является относительно небольшим и легким, его можно интегрировать в мобильную платформу”, - заявляет Джонатан Чисум. После внедрения эта технология может обеспечить использование Пентагоном сети 5G с повышенной эффективностью, безопасностью и универсальностью.
Однако разработка этой новой технологии является первым шагом к ее интеграции. Для внедрения этой технологии в лабораторных условиях Джонатан Чисум сформировал команду отраслевых партнеров. Согласно пресс-релизу Университета Нотр-Дам, в состав команды включены несколько ведущих поставщиков, обладающих опытом в области беспроводных сетей, антенн и аддитивного производства, которые идеально подходят для GRIN media.
Исследователи уже продемонстрировали прототип антенны, который создавался слой за слоем в течение подробного 100-часового процесса. Каждая антенна изготовлена из диэлектрического материала, напечатанного на 3D-принтере, с повторяющимся рисунком ячеек.
Как заявил Николас Гарсия, генеральный директор компании Cheshir Industries, известной производством антенн Cheshir GRIN: «Команда Cheshir Industries рада возглавить разработку линз и антенных решеток для программы разработки Университетом Нотр-Дама инновационных антенн 5G».