Команда исследователей сделала революционное открытие в мире передачи сигналов Beyond 5G/6G (B5G/6G). Таку Накадзима и Кадзуджи Судзуки из Университета Нагои в Японии вместе со своими сотрудниками создали волновод из ниобия, который ускоряет передачу сигналов B5G/6G. Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Journal of Physics: Conference Series.
Частота волн данных продолжала расти по мере внедрения технологий B5G/6G. Хотя используемые в настоящее время металлические линии передачи могут работать с B5G/6G, исследования были сосредоточены на сверхпроводящих металлах, таких как ниобий, которые имеют меньшие потери при передаче и могут работать на более высоких частотах.
Накадзима и его коллеги оценили возможность использования ниобия в волноводе — трехмерной линии передачи, состоящей из металлической трубки, которая направляет и удерживает волны по определенному пути, сводя к минимуму потери из-за излучения и поглощения. Однако работать с металлом оказалось сложно, поскольку он был подвержен деформации и повреждениям во время изготовления и транспортировки.
«Изготовить физическую модель волновода было очень сложно. Поначалу было невозможно обработать ее с какой-либо точностью», — сказал Накадзима. В результате их первой резки образовался фрезерный заусенец — нежелательный выступ металла. «Мы пытались найти лучший режущий инструмент и параметры резки и в конечном итоге обнаружили, что лучшими являются алмазоподобные инструменты с углеродным покрытием. Этот процесс проб и ошибок занял несколько месяцев».
Используя свой метод, исследователи изготовили прямоугольные волноводы, которые могут передавать радиоволны в диапазоне 100 ГГц, необходимые для связи B5G/6G. Они сравнили проводимость своего ниобиевого волновода с проводимостью обычных несверхпроводящих материалов волноводов: позолоченного сплава теллура, меди и алюминия.
Они проводили испытания как при комнатной температуре, так и при низких температурах, поскольку характеристики сверхпроводящих металлов изменяются при охлаждении, переходя в так называемое сверхпроводящее состояние, которое характеризуется низким электрическим сопротивлением.
«Как и ожидалось, мы обнаружили, что проводимость улучшается по мере снижения температуры металла, что приводит к уменьшению потерь в цепи», — сказал Накадзима.
«Используя моделирование электромагнитного поля, мы рассчитали проводимость и потери передачи каждого металла. Проводимость ниобия в сверхпроводящем состоянии была в 1000–10 000 раз выше, чем у алюминиевого сплава. Кроме того, потери передачи ниобия в сверхпроводящем состоянии были равны по расчетам, на несколько десятых меньше, чем у других металлов. Эти два фактора способствуют созданию качественной и высокоточной среды связи».
Результаты этого исследования имеют важное значение для использования их технологии для связи B5G/6G. По словам Накадзимы, «применяя результаты этого исследования, беспрецедентную сверхчувствительную приемную систему можно реализовать в приемниках радиотелескопов для астрономических наблюдений , где волноводные схемы уже широко используются, а также в оборудовании для измерения параметров окружающей среды земной атмосферы».
«Это откроет новые области научных наблюдений с использованием высокочастотных радиоволн, таких как наблюдение за очень далекими галактиками в ранней Вселенной , которые излучают только очень слабые радиоволны, или мониторинг изменений в следовых компонентах атмосферы в земной атмосфере. верхние слои атмосферы».
Помимо Накадзимы и Судзуки из Института космических и земных исследований окружающей среды (ISEE) в Нагойском университете, в число сотрудников входили исследователи из Национальной астрономической обсерватории Японии, Kawashima Manufacturing Co. и Национального института информационных и коммуникационных технологий.
Теги: магнит, связь
