Российские ученые напечатали на 3D-принтере «умные» зеркала: зачем они нужны
Ученые московского Института проблем передачи информации имени Харкевича РАН использовали аддитивную (3D) печать для создания высококачественных интеллектуальных поверхностей. Они способны перенастраивать радиоволны и усиливать сигналы мобильной связи как формата 5G, так и сетей предыдущих поколений.
Ширина частотной полосы зеркал в результате печати на 3D-принтере увеличилась на 40%. Ускорить процесс передачи данных теперь можно в пять раз дешевле, чем предлагают традиционные методы. В перспективе это позволит обеспечить покрытие мобильной связи и в крупных городах, и в отдаленных районах России, где возведение новых вышек сложно и нерентабельно. Результаты исследования опубликованы в журнале IEEE Access.
Стабильное покрытие сети 5G (равно как и перспективной сети 6G сетями предыдущих поколений) зависит прежде всего от плотности базовых станций. Строить их довольно накладно особенно в малонаселенных районах со сложным рельефом. Повысить эффективность сигнала от уже работающих вышек можно с помощью технологии реконфигурации ретранслирующих поверхностей. Эти интеллектуальные устройства похожи на зеркала, только отражают они не оптические, а радиоволны. Сигнал можно перенаправлять в нужную сторону и усиливать, повышая качество связи. Ранее подобные устройства создавали по технологии печатных плат. Токопроводящие пластины травили специальным составом, нанося тончайшее медное покрытие, меняющее конфигурацию поверхности. Подобная медная пластинка по себестоимости была аналогична золотой. Массовое применение таких интеллектуальных поверхностей было невозможно.
Материалом для печати стал ударопрочный полистирол, почти на 100% проницаемый для радиоволн. Он становится основой «умного» радиозеркала. Во время печати пластине из полистирола придается ячеистая струтура. Матрицу аккуратно заклеивают медной фольгой, получая искомую интеллектуальную поверхность без сложного и вредного для здоровья и экологии химического травления.
Проверка эффективности новой поверхности прошла блестяще. Сочетание напечатанной на 3D принтере ячеистой структуры и медной фольги ни в чем не уступало травленной поверхности, а рабочий диапазон частот которой на 40% превысил параметры старых моделей. Соответственно у систем, основанных на новой технологии эквивалентно увеличится скорость передачи данных.
Предложенная методика не требует дорогих импортных материалов — в печати используется недорогой ударопрочный полистирол, который производят в России. Этот подход позволит быстрее и примерно в пять раз дешевле других технологий создавать устройства для 5G и в перспективе 6G-сетей. Я верю, что это даст возможность в ближайшее время наладить производство реконфигурируемых интеллектуальных поверхностей в нашей стране и ускорить их внедрение в отечественные системы связи.Андрей Тяринмладший научный сотрудник лаборатории беспроводных сетей ИППИ РАН.
Похоже, аддитивные технологии скоро придут в каждый дом. Читайте в материале Hi-Tech Mail о напечатанном на 3D-принтере полноценном обеде из трех блюд и 14 ингредиентов.
