자연에서 찾을 수없는 반사 특성을 나타내는 140GHz 밴드 메타 수면 반사기를 바카라 꽁 머니했습니다

카토 유토 (Kato Yuto) 최고 연구원, 전자기 측정 연구 그룹, 물리 및 표준 연구 부서, 물리 및 측정 표준 연구 부서, 국립 고급 산업 과학 및 기술 연구소 (이하 "AIST"), Sanada Atsushi 교수, 기본 엔지니어링 (Osaka)과 함께 일할 예정입니다 (Osaka) (Osaka) (Osaka)와 협력 할 것입니다 대학 "), 차세대에 가입하려면Post 5G/6G140GHz 대역에서 사용될 것으로 예상되며 전자기파 세트와 특정 방향으로 고효율 바카라 꽁 머니Metasurface세계 최초의 반사기 바카라 꽁 머니

최근 몇 년 동안 5G/6G 이후의 모바일 통신은 100GHz보다 점점 더 많은 주파수가되고 있습니다mmillimeter wave사용됩니다 밀리미터 파 통신을 사용하면 차폐 장애물의 영향으로 인한 통신 영역을 제한하고 있으며, 특정 방향으로 매우 효율적인 반사를 설정할 수있는 메타 서핑 반사기를 사용하여 통신 영역의 확장이 주목을 끌고 있습니다 그러나 100GHz 이상의 밀리미터 웨이브 밴드에서는 고효율 설계에 필수적인 재료 매개 변수를 정확하게 측정하기가 어려웠으므로 MetaSurface 반사기의 이전 바카라 꽁 머니 또는 데모 예는 없었습니다 Post 5G/6G에 사용될 예정인 140GHz 대역에서, 우리는 비 특이 적 방향으로 거의 완전히 억제 된 불필요한 반사와 함께 매우 효율적인 메타 수면 반사기를 바카라 꽁 머니했습니다 재료 유래 효율 감소 제외바카라 꽁 머니 효율이론적으로 99%이상에 도달했으며 실제 용도에서 피할 수없는 재료 손실을 포함한 실제 측정 값도 최대 88%의 고효율 작동을 입증했습니다 이것은 140GHz 대역에서 세계 최초의 바카라 꽁 머니 및 시연입니다 이번에 바카라 꽁 머니 된 기술은 기지국을 추가하지 않고 5G/6G 무선 통신의 영역을 확장하는 데 기여할 것으로 예상됩니다 이 기술에 대한 자세한 내용은 2021 년 11 월 23 일에 제공됩니다IEEE ACCESS에 게시

모바일 통신에서 대역폭을 확장하여 고속을 높이고 용량을 늘리기 위해 고주파수가 홍보되고 있습니다 차세대 5G/6G에서 100GHz 이상의 밀리미터 파의 사용은 5G보다 상당히 높은 고속 대용량 통신을 달성하는 것으로 간주되고 있습니다 반면에, 강한 직선이있는 밀리미터 파는 나무와 건물과 같은 장애물에 의해 쉽게 막을 수 있으며, 기지국에서는 보이지 않는 지역에서는 의사 소통 범위를 벗어날 수 있습니다 6G를 실현하는 데있어서의 과제 중 하나는 모든 상황에서도 커뮤니케이션 경로를 보장하고 커뮤니케이션 영역을 확장하는 것입니다설문 조사보다 복잡한 통신 채널 설계와 전력 소비가 증가합니다 이러한 이유로 기술은 전망 외부에서도 통신 영역을 효율적으로 구축하고 확장해야합니다

전망을 벗어난 영역에서도 통신 경로를 보호하는 수단으로, 최근 몇 년 동안 사고 전자기파는 바카라 꽁 머니 방향과 다른 방향에 있습니다이상 바카라 꽁 머니제품이 유망한 기술로 관심을 끌 수있는 MetaSurface 바카라 꽁 머니기 메타 수면 바카라 꽁 머니기를 건물의 벽과 창문에 놓아 기지국의 메타 서 페이스 바카라 꽁 머니기 릴레이 신호는 신호를 통해 장애물이 보이지 않는 지역에서도 통신이 발생할 수 있습니다 (그림 1) MetaSurface 바카라 꽁 머니기에는 전원이 필요하지 않으며 라이센스가 필요하지 않으며, 디자인으로 바카라 꽁 머니 방향을 자유롭게 선택할 수 있으므로 설치가 매우 유연하고 조경을 손상시키지 않으면 서 도입 할 수 있습니다 또한, 설계 최적화를 통해 높은 바카라 꽁 머니 효율을 달성 할 수 있으며, 기지국 배열의 밀도를 증가시키는 방법보다 훨씬 낮은 전력 소비 통신 영역이 가능합니다

10254_10352일반적인 유전체 상수및 금속 층전도도를 측정하기가 어려웠 기 때문입니다 높은 정확도로 100GHz 이상의 밀리미터 웨이브 밴드에서 5G/6G 응용 분야에 대한 메타 수면 바카라 꽁 머니기를 실현하기 위해 도전이 제기되었으며, 신뢰할 수있는 재료 매개 변수를 결정하는 것이 어려웠습니다

AIST는 균형 디스크 공진기 방법을 고정밀 밀리미터 파동 재료 측정 방법으로 사용하여 유전 상수 및 전도도 측정에 대한 연구를 진행하고 있으며 기존의 여유 공간 방법에 비해 1/10 이하의 세계적 정확성을 달성했습니다 (AIST : 고속 밀리미터 파 무선 통신의 확장을 주도하기위한,2020 년 6 월 21 일에 AIST 언론의 애니메이션) 또한, Osaka University와 협력하여 우리는 6G를 목표로하는 metasurfaces를 사용하여 전자기파의 고급 전파 제어에 대한 연구를 진행하고 있습니다 이번에는 밀리미터 웨이브 밴드에서 고정밀 재료 측정 기술을 사용하여 140GHz 메타 서핑 반사판을 바카라 꽁 머니하고 시연하기 위해 노력해 왔습니다

이 연구 및 바카라 꽁 머니은 "Post 5G Information and Communication System Infrastructure Research and Development Project 강화 연구"(JPNP20017)의 지원으로 수행되었습니다

바카라 꽁 머니 된 메타 서 페이스 반사판은 메탈릭 뒷면 표면 (개요 다이어그램의 왼쪽)을 갖는 유전체 기판의 표면에 주기적으로 배열되는 구조를 갖는다 유전체 기판은 밀리미터 웨이브 밴드에서 낮은 손실을 갖는 사이클리 프레 핀 중합체의 표면에 형성된 구리 도금 금속 층으로 선택되었다 금속 패치의 구조 설계를 수행하기 위해, 유전체 기판의 복잡한 유전 상수 및 표면 금속 층의 전도도는 균형 된 디스크 공진기 방법을 사용하여 측정되었다 결과는 그림에 나와 있습니다 2 이번에는 재료 매개 변수에 대해 최대 121GHz의 주파수 의존성 측정 결과를 외삽하여 MetaSurface 반사기의 설계 주파수 인 140GHz에서 값을 추정했습니다

얻어진 재료 매개 변수를 사용하여 각각 수직 입사로부터의 θ_r= 45 °, 60 ° 및 75 ° 방향에서 비정상적으로 바카라 꽁 머니하는 140GHz Metasurface 바카라 꽁 머니기의 3 가지 유형이 설계되었습니다 금속 패치의주기는 특정 방향으로의 비정상 바카라 꽁 머니가 생성되도록 결정되었다 또한, 특정 방향으로 바카라 꽁 머니 효율을 높이기 위해, 바카라 꽁 머니기 평면 내에서 에너지 전파가 발생하도록 구조를 최적화하는 마이크로파 대역에서 제안 된 설계 기술을 사용하여 불필요한 바카라 꽁 머니가 거의 완전히 억제되었다 재료 손실을 제외한 설계된 MetaSurface 바카라 꽁 머니기의 효율은 99%보다 컸습니다 이 설계는 고정밀 재료 측정을 통해 얻은 상기 언급 된 유전 상수 및 전도도를 기반으로하며 높은 신뢰성을 갖습니다

설계된 메타 수면 바카라 꽁 머니판이 생성되었고 그 성능이 평가되었습니다 오른쪽의 개요 다이어그램과 그림에 표시된 바와 같이 3, 전자기파는 특히 전송 안테나로부터 바카라 꽁 머니기 플레이트로 수직으로 조사되었고, 바카라 꽁 머니는 수신 안테나의 각도 θ를 변화시켰다 그림 4는 비정상 바카라 꽁 머니 방향의 설계를 보여줍니다 (θ = θ_r) 및 불필요한 바카라 꽁 머니가 발생할 수있는 대칭 바카라 꽁 머니 (θ = 0 °) 및 대칭 (θ = --θ_r12398_12449_r방향의 큰 바카라 꽁 머니 및 0 ° 및 -θ_r불필요한 방향성 바카라 꽁 머니가 억제되었고, 설계된 비정상 바카라 꽁 머니 특성이 확인되었습니다 작동 주파수 (도 4의 점선)에서, 두 방향의 불필요한 바카라 꽁 머니는 비정상적인 바카라 꽁 머니와 비교하여 각각 1/140 이하, 1/293 이하 및 1/28 이하로 충분히 억제되며, 두 방향으로의 주목되지 않은 바카라 꽁 머니는 1/140 또는 이하의 특이 적으로 억제된다 θ_r방향의 효율적인 바카라 꽁 머니가 실현됩니다 이번에는 고정밀 재료 매개 변수를 기반으로 한 설계로 인해 작동 주파수는 설계와 잘 일치하여 거의 디자인 된대로 비정상적인 바카라 꽁 머니 작업을 보여줍니다

작동 주파수에서 바카라 꽁 머니의 각도 의존성은 각 바카라 꽁 머니기에 대해 측정되었습니다 예를 들어, θ_r= 60 °에서 설계된 바카라 꽁 머니기의 측정 결과를 보여줍니다 여기서는 -40 ° ≤θ≤40 °의 범위는 실험 시스템의 한계로 인해 측정 할 수없는 범위입니다 그림의 결과 도 5는 또한 특정 60 ° 방향으로 비정상 바카라 꽁 머니 작동을 보여 주었다 이 실험 시스템에서, 안테나와 바카라 꽁 머니기 사이의 거리는 가깝고 입사파의 빔 직경이 작다 도 5의 결과로부터, 이러한 실험 시스템의 효과가 수정되었고, 실험 시스템의 효율성은 전자기파가 먼 기본 스테이션 안테나의 대규모 메타 서핑 바카라 꽁 머니기의 전체 표면에서 발생할 것으로 예상되는 실제 환경에서 추정되었으며, 재료 손실을 포함한 총 바카라 꽁 머니 효율은 84%, 높은 효율성 작동을 자극했다 마찬가지로, θ_r= 45 ° 및 75 °의 설계가있는 바카라 꽁 머니기는 각각 88% 및 82%의 높은 바카라 꽁 머니 효율을 나타 냈습니다

이번에 바카라 꽁 머니 된 140GHz 메타 서 페이스 리플렉터는 설치가 매우 유연하며, 높은 효율성이 기지국과 터미널간에 조경을 릴레이 할 수 있으며, 5G/6G 소비 후의 저전력 소비 및 유연한 지역 확장에 기여할 것으로 예상됩니다

앞으로 5G/6G 무선 통신의 적용을 향한 시선으로, 우리는 최대 300GHz의 메타 수면 반사기의 작동 빈도, 반사 방향의 동적 제어 및 다중 대역 작동과 같은 개선 된 기능을 계속 연구하고 바카라 꽁 머니할 것입니다

◆ Post 5G/6G

일본에서는 2020 년에 운영을 시작한 5 세대 모바일 통신 시스템 (5G)은 5G 포스트 5G이며, 초저 대기 시간 및 다중 동시 연결과 같은 고유 한 기능이 향상되었으며 2030 년경에 작동을 시작할 것으로 예상되는 후속 커뮤니케이션 시스템은 6G입니다[참조로 돌아 가기]

◆ Metasurface

표면 또는 전자기파의 파장보다 충분히 작은 구조물에 배열 된 구조로 구성된 시트 모양의 인공 구조 비정상 바카라 꽁 머니와 같은 천연 물질이 나타내지 않는 특수 전자기 특성을 나타내는 것이 특징입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 밀리미터 웨이브

30GHz에서 300GHz 사이의 주파수가있는 전자기파 (1 mm에서 10 mm 사이의 파장) 5G/6G 무선 통신에 사용될 것으로 예상됩니다 지금까지 휴대 전화에서 사용 된 저주파 전자기파와 비교할 때, 고속의 대용량 통신이 가능하지만, 선형이기 때문에 건물과 같은 장애물에 의해 차단 될 가능성이 높습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 바카라 꽁 머니 효율

입사파의 전력에 대한 특정 방향으로 바카라 꽁 머니 된 파의 전력의 비율 높은 바카라 꽁 머니 효율을 달성하기 위해, 비정상적인 바카라 꽁 머니를 나타내는 메타 수면 바카라 꽁 머니기는 특정 방향 이외의 방향으로 불필요한 바카라 꽁 머니를 억제하고 특정 방향으로만 선택적으로 반영하는 설계가 필요합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 설문 조사

트랜시버와 수신기 사이에 직접 볼 수있는 통신 채널을 통한 통신 비정상적인 바카라 꽁 머니를 보여주는 MetaSurface 바카라 꽁 머니기는 장애물로 직접 볼 수없는 전망 외부의 통신 경로를 보장합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 변칙적 바카라 꽁 머니

입사각과 다른 각도로의 바카라 꽁 머니 금속 등으로 만든 평평한 판에 의한 정상적인 바카라 꽁 머니는 동일한 각도 및 바카라 꽁 머니 각도를 가진 바카라 꽁 머니입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 일반적인 유전 상수/전도도

일반적인 유전 상수는 회로 보드의 전기적 특성을 나타내는 수량 중 하나이며 편광의 용이성 (전기를 저장하는 크기)을 나타냅니다 일반적으로 복소수이며, 일반적으로 진공의 유전 상수에 대한 비율로 표현됩니다 실제 부분은 상대 유전율이라고하며, 상상 부분과 실제 부분의 비율을 유전 손실 탄젠트라고합니다 전도도는 전도의 용이성을 나타내는 물리적 양입니다 이전에는 100GHz 이상의 밀리미터 웨이브 밴드에서 높은 정확도로 이러한 값을 측정하기가 어려웠습니다[참조로 돌아 가기]