Entwicklung einer 5G-Antenne mit niedrigem Energieverbrauch
Forscher der University of Notre Dame arbeiten an einer Antenne der nächsten Generation für 5G-Netzwerke. Diese Technologie verwendet künstliche dielektrische Materialien, die durch 3D-Druck hergestellt werden, was den Energieverbrauch reduziert, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Das Projekt wird von Jonathan Chisum geleitet und wird vom US-Militär unterstützt.
Ein innovatives Design zur Reduzierung des Energieverbrauchs
Aktuelle 5G-Netzwerke erfordern einen hohen Energieverbrauch, wobei jede Basisstation eine Menge verbraucht, die vergleichbar mit mehreren Dutzend Haushalten ist. Das Team der Notre Dame hat eine Antenne mit einer Linsensystem mit Gradientenindex (GRIN) für Millimeterwellen entwickelt, die in allen 5G-Frequenzbändern mit einem einzigen Gerät arbeiten kann. Dieses Design macht mehrere Antennen und energieintensive Chips überflüssig.
Anwendung von 3D-gedruckten Materialien
Jede Antenne wird aus einem dielektrischen Material hergestellt, das durch 3D-Druck mit einer Gyroid-Zellenstruktur gefertigt ist. Die Produktion dieser Prototypen erfolgt schichtweise in einem detaillierten Prozess, der etwa 100 Stunden dauert. Die innere Struktur optimiert die Wellenausbreitung, ohne zusätzliche elektronische Komponenten zur Frequenzanpassung zu benötigen.
Auswirkungen auf militärische und zivile Sektoren
Das Design dieser Antenne ermöglicht ihren Einsatz sowohl im militärischen als auch im zivilen Bereich. Für die Streitkräfte erleichtert die Fähigkeit, in einem breiten Frequenzbereich zu arbeiten, die Kommunikation in verschiedenen Regionen der Welt. Im kommerziellen Sektor können die Reduzierung des Energieverbrauchs und die Vereinfachung der Hardware die Betriebskosten senken und die Implementierung von Millimeterwellen-5G-Netzwerken beschleunigen.
Zusammenarbeit mit der Industrie und nächste Schritte
Das Team der Notre Dame sucht nach Verbesserungen der Fertigungsprozesse durch 3D-Druck und der Skalierung der Produktion. In diesem Bemühen arbeiten sie mit Cheshir Industries zusammen, einem Unternehmen, das von Chisum und Absolventen der Universität gegründet wurde, sowie mit 3D Fortify, das auf Design und Fertigung von Hochfrequenzkomponenten spezialisiert ist. Das Ziel ist eine Technologie, die Effizienz, niedrige Kosten und einfache Markteinführung kombiniert.