毫米波波束可能是下一代寬帶基礎(chǔ)設(shè)施，是城市環(huán)境中蜂窩通信的關(guān)鍵。

近日，俄亥俄州立大學(xué)電子科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（ESL）的研究人員正在設(shè)計(jì)“懸停”高增益毫米波天線陣列，以提升無(wú)線信號(hào)，減輕擁擠的電磁頻譜。

隨著互連設(shè)備對(duì)高帶寬需求的增長(zhǎng)，低頻率和高利用頻率的帶寬越來(lái)越難以滿足這一需求，而毫米波（30-300 GHz）可以為未來(lái)高帶寬、高速數(shù)據(jù)傳輸提供“連續(xù)帶寬”。

對(duì)此，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的電氣和計(jì)算機(jī)工程助理教授Nima Ghalichechian表示：“如今，我們使用手機(jī)進(jìn)行各種無(wú)線通信來(lái)進(jìn)行語(yǔ)音和視頻傳輸，每年我們都需要更多的信號(hào)來(lái)發(fā)送和接收比上一年更多的數(shù)據(jù)。”

毫米波的概念伴隨著5G的提出也被大家廣泛熟知，與成本高的光纖布線相比，空中的毫米波波束可能是下一代寬帶基礎(chǔ)設(shè)施，也是城市環(huán)境中的蜂窩通信的關(guān)鍵。而這也成為該研究團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)初衷。

對(duì)此，Ghalichechian解釋道：“我們正試圖將頻率提高50倍以上，使我們獲得50倍的帶寬，所以，我們就需要制造出發(fā)送和接收設(shè)備，以確保其能夠在極高的頻率下傳輸和接收數(shù)據(jù)。”

于是，研究團(tuán)隊(duì)利用了微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）和3D打印技術(shù)，制造該懸掛式高增益毫米波天線陣列。

Ghalichechian指出，與傳統(tǒng)硅襯底的天線不同，這種天線是由小型支柱支撐的隔膜組成，值得注意的是，它是浮動(dòng)的，這個(gè)想法是將天線與有損基板之間進(jìn)行物理隔離，但這也就導(dǎo)致了一定程度的信號(hào)削弱問(wèn)題。

為了解決天線設(shè)計(jì)中這一確定的限制問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)打算開(kāi)發(fā)出輻射效率大于85％的硅集成電路掃描陣列。此外，研究生研究助理Jiantong Li和Kyoung Ho Jeong正在利用3D打印技術(shù)將鏡頭組件連接到天線，以建立一種透鏡結(jié)構(gòu)，使其聚焦和放大由懸掛天線陣列產(chǎn)生的信號(hào)。

這一天線應(yīng)用極為廣泛，除了應(yīng)用到毫米波之外，它還適用于短距離通信鏈路、衛(wèi)星通信、雷達(dá)、遙感、安全和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。

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