6G 및 보안 무선 통신을 촉진하는 새로운 시공간 코딩 안테나

[아름이]

6G 및 보안 무선 통신을 촉진하는 새로운 시공간 코딩 안테나
날짜:
2022년 12월 7일
원천:
홍콩 시립대학교
요약:
과학자들은 방사된 빔의 방향, 주파수 및 진폭을 조작할 수 있는 새로운 안테나를 개발했으며 6세대(6G) 무선 통신을 위한 감지 및 통신 통합(ISAC)에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.


홍콩 시립대학교(CityU)의 과학자가 공동으로 이끄는 연구팀은 방사 빔의 방향, 주파수 및 진폭을 조작할 수 있는 새로운 안테나를 개발했으며, 통합에 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 6세대(6G) 무선 통신을 위한 감지 및 통신(ISAC).

기존 안테나의 구조와 특성은 한번 제작되면 변경할 수 없습니다. 그러나 '측파대 없는 STC(Space-Time-Coding) 메타표면 안테나'라 불리는 이 차세대 안테나에서 나오는 전자파의 방향과 주파수, 진폭은 시공간 코딩(즉, 소프트웨어 제어), 뛰어난 사용자 유연성을 제공합니다.

이 혁신적인 기능의 핵심은 메타표면(파장 이하의 두께를 갖고 여러 개의 서브 파장 메타 원자로 구성된 인공 얇은 시트 재료)의 응답이 방사 사이에 표면의 메타 원자를 전환하여 변경할 수 있다는 것입니다. 전류를 제어하여 스위치를 켜고 끄는 것과 같은 비 방사 상태. 이를 통해 STC 메타표면 안테나는 소프트웨어 제어를 통해 공간 및 주파수 영역에서 복잡한 파동 조작을 실현하고 원하는 방사 패턴과 고도로 지향된 빔을 생성할 수 있습니다.

이 연구를 주도한 CityU 전기 공학과의 학장 대행 겸 전자 공학 석좌 교수인 Chan Chi-hou 교수는 안테나가 두 가지 연구 발전, 즉 진폭 변조(AM) 누설의 성공적인 조합에 의존한다고 강조했습니다. -웨이브 안테나 및 시공간 코딩 기술.

CityU의 State Key Laboratory of Terahertz and Millimeter Waves(SKLTMW)의 박사 후 연구원인 Wu Gengbo 박사는 CityU의 박사 과정에서 2020년 AM 누설파 안테나의 새로운 개념을 처음 제안했습니다. "이 개념은 단순히 안테나의 모양과 구조를 변경하여 다양한 특정 용도에 대해 원하는 방사 패턴으로 안테나를 합성하는 분석적 접근 방식을 제공합니다."라고 Wu 박사는 설명했습니다.

그러나 다른 안테나와 마찬가지로 AM 누설파 안테나는 일단 제작되면 방사 특성이 고정됩니다. 그 무렵 STC 기술을 개척한 중국 난징에 있는 남동 대학의 Cui Tiejun 학자와 Cheng Qiang 교수가 이끄는 연구 그룹의 Dai Junyan 박사가 CityU의 Chan 교수 그룹에 합류했습니다. CityU의 SKLTMW 책임자이기도 한 Chan 교수는 "안테나 성능을 동적으로 재구성하기 위한 시공간 코딩 및 디지털 메타표면에 대한 Dai 박사의 전문 지식은 SKLTMW의 안테나 연구에 새롭고 중요한 차원을 추가했습니다."라고 말했습니다.

또한 메타표면에서 전자기파의 시간 변조는 일반적으로 측파대라고 하는 원치 않는 고조파 주파수를 생성합니다. 이러한 측파대는 방사된 전자파 에너지의 일부를 전달하고 안테나의 유용한 통신 채널을 방해하여 "스펙트럼 오염"을 유발합니다. 그러나 찬 교수팀은 도파관(내벽에서 연속적으로 반사되어 전자파를 전달하는 선로)을 이용한 새로운 설계를 제안했고, 원치 않는 고조파를 성공적으로 억제해 높은 지향성 빔을 구현하고 안전한 통신을 가능하게 했다.

찬 교수는 "AM 누설파 안테나와 시공간 코딩 기술을 통해 소프트웨어를 통해 안테나의 '스위치'의 온-오프 시퀀스와 지속 시간을 제어함으로써 지정된 방사 특성을 달성했다"고 말했다.

"새로운 안테나로 높은 지향성 빔을 생성할 수 있어 다른 STC 입력을 사용하는 것을 제외하고는 안테나를 재설계하지 않고도 광범위한 방사 성능을 허용합니다."라고 Wu 박사는 덧붙였습니다.

STC 메타표면 안테나의 방사 빔에서 나오는 에너지는 고정 또는 가변 초점 거리를 가진 초점에 집중될 수 있으며, 이는 실시간 이미징에 사용될 수 있고 환경 및 피드백 데이터를 스캔하는 일종의 레이더로 취급될 수 있습니다. Chan 교수는 "이 발명은 6G 무선 통신을 위한 ISAC에서 중요한 역할을 합니다."라고 설명했습니다. "예를 들어, 방사된 빔은 사람을 스캔하고 사람의 이미지를 생성하여 휴대폰 사용자가 3D 홀로그램 이미징으로 서로 대화할 수 있도록 합니다. 또한 기존 송신기 아키텍처보다 도청에 대해 더 나은 성능을 제공합니다."

출처 : https://www.sciencedaily.com/