Onderzoekers van Penn Engineering zijn erin geslaagd een revolutionair nieuw “alles-in-één” 6G-filter voor draadloze signalen te miniaturiseren. Dit zou draagbare apparaten zoals smartphones helpen om betrouwbare draadloze connectiviteit met specifieke draadloze banden te krijgen.
Ingenieurs van de Universiteit van Pennsylvania ontwikkelen een “filter-of-all-trades” 6G draadloos filter
Verschillende draadloze apparaten verzenden en ontvangen op elk moment signalen. In feite is “Signaalruis” of draadloze interferentie een van de meest voorkomende redenen voor slechte connectiviteit, afgebroken oproepen of schokkerige communicatie.
Bovendien winnen 5G, 6G en andere moderne draadloze communicatiestandaarden snel aan kracht. Dit zou het aantal draadloze banden vergroten. Draadloze filters helpen apparaten de ruis te onderdrukken en een stabiel communicatiekanaal met een transceiver te bereiken.
6G, hier komen we! Penn-ingenieurs in @ESEatPenn hebben een instelbaar filter ontwikkeld voor hogere frequenties in het radiospectrum, waardoor krachtigere draadloze communicatie mogelijk is die geen interferentie met satellieten veroorzaakt. Meer informatie: https://t.co/In0laOrYAw pic.twitter.com/2ufKtf2i2d
— Penn Engineering (@PennEngineers) 24 mei 2024
Traditioneel moesten apparaatfabrikanten voor elk kanaal afzonderlijke vaste filters gebruiken. Ingenieurs van de Universiteit van Pennsylvania hebben echter naar verluidt een ‘filter-of-all-trades’ ontwikkeld. Simpel gezegd: het nieuwe 6G-compatibele filter voor draadloze signalen kan ook andere frequenties blokkeren.
Het is een enkel miniatuurfilter dat zichzelf dynamisch kan afstemmen om alle gewenste frequenties door te laten, legt Troy Olsson, universitair hoofddocent Electrical and Systems Engineering (ESE) bij Penn Engineering, uit in een artikel gepubliceerd in Natuurcommunicatie.
Hoe werkt het nieuwe draadloze filter en hoe effectief is de technologie?
Onderzoekers hebben een magnetisch materiaal genaamd Yttrium Iron Garnet (YIG) gebruikt om het nieuwe 6G-filter voor draadloze signalen te bouwen. Het apparaat heeft een YIG-film die microscopisch kleine golven kan genereren die magnetostatische golven worden genoemd.
Deze golven kunnen op verschillende frequenties resoneren. De frequentievariatie wordt bereikt door het aangelegde magnetische veld te veranderen. Vanzelfsprekend wordt het magnetische veld dynamisch gewijzigd voor continue fijnafstemming.
Traditionele YIG-filters hebben meestal omvangrijke, energievretende elektromagneten nodig. Dit maakt ze ongeschikt voor compacte draadloze apparaten. De Penn Engineers combineerden echter een permanente magneet met beweegbare “programmeerbare” magneten.
In wezen kan het nieuwe 6G-filter voor draadloze signalen het magnetische veldpatroon op verzoek hervormen met behulp van korte elektrische pulsen. Het meest fascinerende aspect is dat nadat de magneten de gewenste magnetische toestand hebben bereikt, het circuit geen stroom meer nodig heeft om deze toestand te behouden.
Het team heeft ongetwijfeld nog veel werk te doen. Dit proof-of-concept-filter kan echter naar verluidt afstemmen op een ongelooflijk breed frequentiebereik van 3,4 tot 11,1 gigahertz.
Praktisch gezien kan het filter voor draadloze signalen werken “van 600 MHz tot 6 GHz”. Dit is het volledige bereik waarin de 3G-, 4G- en 5G-banden actief zijn. Bovendien zou het filter ook moeten werken voor het gehele geplande 6G-spectrum en meer in één continu afstembaar filter, beweren de onderzoekers.
Als dat nog niet veelbelovend genoeg is, heeft het nieuwe 6G-filter voor draadloze signalen “een uitzonderlijk laag signaalverlies van slechts drie tot vijf decibel en een uitstekende onderdrukking van interferentiesignalen in niet-frequentiebanden”. Wat dit betekent is dat een enkel dynamisch filter, geïnstalleerd op elk apparaat, “draadloze overspraak” kan voorkomen. Het zou helpen de signaalintegriteit te behouden, zelfs in een gebied dat zwaar overbelast is door gelijktijdig werkende draadloze banden.
