강화된 세라믹은 첨단 기술 발전에 중추적인 역할을 할 수 있습니다.

미국 물리학 연구소(American Institute of Physics) 작성2021년 3월 23일

5G 시스템의 장점. 크레딧: 스카이웍스 솔루션

일부 5G 기술은 여전히 ​​소재, 디자인 개발 분야에서 미개척지로 간주됩니다.

광대역 셀룰러 네트워크를 위한 5세대 기술 표준인 5G는 초고속 다운로드 속도, 통화 중단 및 버퍼링의 종식, 자율주행 차량 개발, 원격 수술 및 사물 인터넷을 발전시키기 위한 향상된 연결성을 위해 마침내 도래했다고 선전됩니다. .

In truth, 5G technology adoption is still in its early stages, according to Michael Hill, technical director of Skyworks Solutions, a California-based advanced-semiconductor company. In their paper, published in Applied Physics LettersApplied Physics Letters (APL) is a peer-reviewed scientific journal published by the American Institute of Physics. It is focused on applied physics research and covers a broad range of topics, including materials science, nanotechnology, photonics, and biophysics. APL is known for its rapid publication of high-impact research, with a maximum length of three pages for letters and four pages for articles. The journal is widely read by researchers and engineers in academia and industry, and has a reputation for publishing cutting-edge research with practical applications." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">AIP Publishing의 Applied Physics Letters에서 Hill과 그의 동료들은 초기 5G 기술에 대한 개요를 제공하고 세라믹 재료 강화가 5G 개발에서 어떻게 중추적인 역할을 할 수 있는지 보여줍니다.

5G는 두 가지 주파수 대역에서 작동합니다. 장거리 링크용 3~6GHz와 초고속 데이터 속도용 밀리미터파 영역(20~100GHz)의 훨씬 더 높은 주파수 대역입니다.

4G 스펙트럼 영역에 더 가까운 낮은 주파수 대역을 수용하는 것은 더 높은 주파수 범위에서 5G 기능을 완전히 구현하는 데 필요한 중요한 변화보다 문제가 적습니다. 예를 들어, 주파수 유형은 전체 신호 강도와 연결됩니다. 주파수가 높을수록 파동이 이동할 수 있는 거리가 짧아집니다.

세라믹 소재는 오랫동안 모바일 기기와 기지국용 무선 통신 네트워크 기술에 사용되어 왔습니다. 따라서 세라믹을 강화하는 것은 5G 역량을 향상시키는 데 핵심적인 초점이 되어 왔습니다. Hill의 연구 그룹은 서큘레이터라고 불리는 5G 애플리케이션에 중요한 장치를 강화하기 위해 세라믹을 개발했습니다.

일반적으로 이트륨 철 석류석을 기반으로 한 절연 세라믹 재료로 만들어진 서큘레이터는 신호 흐름을 한 방향으로 유지하고 수신기와 송신기가 동일한 안테나를 공유할 수 있도록 하는 신호원 역할을 하는 3포트 장치입니다.

더 높은 주파수를 수용하기 위해 에너지 밀도를 크게 높이기 위해 연구진은 이트륨을 세라믹의 유전 상수를 증가시키는 무거운 원소인 비스무스로 부분적으로 대체했습니다. 비스무트 대체물은 또한 순환기의 소형화를 가능하게 합니다.

5G 기술 경쟁이 계속 가열됨에 따라 서큘레이터는 고전력 질화갈륨 기반 스위치로 대체될 수 있으며, 이는 5G 기술 개발이 아직 초기 단계임을 보여줍니다.

Hill은 "한 기술이 지배하다가 다른 기술로 빠르게 대체될 수 있기 때문에 밀리미터파 기술은 한동안 황량한 서부가 될 가능성이 높습니다"라고 말했습니다.

참조: Michael David Hill, David Bowie Cruickshank 및 Iain MacFarlane의 "5G 무선 통신 시스템용 세라믹 재료에 대한 관점", 2021년 3월 23일, Applied Physics Letters.DOI: 10.1063/5.0036058