“紙質天線”助力解放軍軍艦 大規模5G升級
《南華早報》引述研究報導,國內團隊研發的紙質天線,有望成為低成本、可擴展的「最后一哩」通訊解決方案。 據報,我國研究人員開發了一種由相紙制成的柔性5G毫米波天線,據稱可將材料成本降低95%以上,從而有望消除大規模海軍5G部署的關鍵障礙。
遼寧工程技術大學由楊文冬領導的研究團隊,在同行評審期刊《中國艦船研究》上,發表了一項研究文章,介紹一種專為艦載5G通訊設計的紙質柔性多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output)天線。 該團隊表示,這項創新可以實現適用于船舶復雜環境的毫米波通信天線。
該設計以厚度小于0.3毫米的商用光面相紙,結合絲網印刷的導電銅漿,取代了高端電子產品中,昂貴且剛性的傳統基板。
論文作者指出,與傳統微波基板相比,設計可將材料成本降低95%以上,同時提供可生物降解,且適合大規模部署的產品。 這種紙基天線被定位為一種低成本、可擴展的「最后一哩」通訊解決方案。
這項技術的發展,正值世界各國海軍探索將5G技術,融入海上作戰之際。 美國海軍一直專注于,以低地球軌道衛星連接為中心的高端解決方案,例如「海上與岸上水手邊緣」(SEA2)項目,每次部署的合約金額高達數千萬美元。
舉例,美國海軍已授予博思艾倫咨詢公司,一份價值9900萬美元的合同,為其軍事海運司令部的約140艘艦艇部署無線網絡,而單個終端的研發合約金額,也高達629萬美元。
相比之下,中國聯通于2023年,為某軍種承接的一個國內項目,以5.7萬元人民幣(約合8360美元,不含稅)的價格,為3艘艦艇實現了5G室內覆蓋,平均每艘艦艇約1.9萬元人民幣。 盡管這2個項目在技術范圍和基礎設施要求方面,存在顯著差異。
雖然成本低廉,但作者表示此天線性能穩定。 文中提及,「通過采用低成本相紙基板的設計,在性能和成本之間實現了良好的平衡。」此設計利用薄空氣間隙,來抵消金屬船體造成的訊號干擾,從而穩定輻射方向圖。 論文指出,該天線采用保護涂層,能夠承受潮濕、鹽霧和反復彎曲,并透過四端口MIMO配置支持雙5G頻段(28GHz和38GHz),實現高吞吐量。
根據論文所述,十字形解耦結構(Decoupling Structure)最大限度地,減少了緊密排列的天線之間的干擾,實現優于-32 dB(約千分之0.6)的隔離度。 實驗室測試表明,其輻射效率超過80%,峰值增益分別為4.3 dBi和3.8 dBi(dBi是衡量天線訊號聚焦能力的單位)。
或許最值得注意的是,這天線的尺寸僅為25毫米×43毫米。 與那些難以適應曲面船體表面,以及隱蔽性要求的剛性且昂貴的替代方案不同,這種天線可以像貼紙一樣,貼在艙壁或管道上。
除了船艦平臺外,這種紙基天線還有望應用于無人駕駛飛機、便攜式通信終端、智能倉庫和物聯網節點等領域。 大陸團隊寫道,「該天線的實驗驗證,主要在實驗室環境下進行。」「其在復雜實際場景中的長期可靠性和環境適應性,仍需進一步研究。」


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