5G, или технологический стандарт пятого поколения для широкополосных сотовых сетей, рекламируется как наконец-то пришедший к сверхбыстрой скорости загрузки, прекращению отброшенных вызовов и буферизации, а также более широкому подключению для развития автономных транспортных средств, удаленной хирургии и Интернета вещей.

По правде говоря, внедрение технологии 5G все еще находится на ранней стадии, по словам Майкла Хилла, технического директора Skyworks Solutions, калифорнийской компании передовых полупроводников. В своей статье, опубликованной в журнале Applied Physics Letters, Хилл и его коллеги дают обзор зарождающихся технологий 5G и показывают, как улучшение керамических материалов может сыграть ключевую роль в развитии 5G.

5G работает в двух частотных диапазонах: 3-6 гигагерц для дальних линий связи и гораздо более высокая полоса частот в области миллиметровых волн (20-100 ГГц) для сверхбыстрой скорости передачи данных.

Адаптация более низкой полосы частот, ближе к спектральным областям 4G, менее проблематична, чем значительные изменения, необходимые для полной реализации возможностей 5G в более высоких частотных диапазонах. Например, тип частоты связан с общей силой сигнала. Чем выше частота, тем меньшее расстояние может пройти волна.

Керамические материалы уже давно используются в сетевых технологиях беспроводной связи как для мобильных устройств, так и для базовых станций. Таким образом, улучшение керамики было центральным направлением в улучшении возможностей 5G. Со своей стороны, исследовательская группа Хилла разработала керамику для улучшения устройства, которое имеет решающее значение для приложений 5G, называемого циркулятором.

Обычно изготовленные из изолирующих керамических материалов на основе иттриевого железного граната, циркуляторы представляют собой трехпортовые устройства, которые служат в качестве транспортных кругов для поддержания потока сигнала в одном направлении и позволяют приемнику и передатчику использовать одну и ту же антенну.

Чтобы значительно увеличить плотность энергии для размещения более высоких частот, исследователи частично заменили иттрий висмутом, тяжелым элементом, который увеличивает диэлектрическую проницаемость керамики. Замены висмута также позволяют миниатюризировать циркуляторы.

Поскольку битва за технологию 5G продолжает накаляться, циркуляторы могут быть вытеснены мощными переключателями на основе нитрида галлия, что показывает, насколько рано еще находится стадия развития технологии 5G.

"Технология миллиметровых волн, вероятно, будет диким западом в течение некоторого времени, поскольку одна технология может доминировать только для того, чтобы быть быстро вытесненной другой технологией", - сказал Хилл.

ИСТОЧНИК