Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, jonka ansiosta antennien käytössä siirrytään pian analogisesta digitaaliseen maailmaan. Nykyisin käytössä olevat antennit perustuvat pääosin puoli vuosisataa vanhaan tekniikkaan.
Useiden antennielementtien yhdistäminen yhdeksi antenniksi vauhdittaa tiedonsiirtoa ja parantaa kuuluvuutta ja hyötysuhdetta. Nyt ideaa on kehitetty entistä enemmän uudentyyppisiin matkapuhelintekniikkoihin sopivaksi.
’’Nyt voimme hyödyntää kehittynyttä digitaalielektroniikkaa ja yhdistää useita pieniä antennielementtejä toimimaan yhtenä antennina, joka saadaan digitaalisesti toimimaan millä tahansa taajuudella, sanoo kehitystyössä mukana ollut tohtorikoulutettava Jari-Matti Hannula.
Uuden rakenteen avulla on myös mahdollista saavuttaa seuraavan 5G- matkaviestintälaitteille asetettu tiedonsiirtonopeustavoite, joka on 100–1 000-kertainen nykyiseen verrattuna. Lisäksi akun kesto paranee, kun uudella menetelmällä saavutetaan aiempaa korkeampi hyötysuhde.
Uusi tekniikka helpottaa osaltaan puhelimen suunnittelua ja mahdollistaa suuremman kosketusnäytön puhelimen kokoon suhteutettuna, koska antenneille ei tarvita yhtä paljon tilaa. Antenneissa voidaan myös luopua analogiakomponenteista, joiden avulla perinteiset antennit viritetään toimimaan halutulla taajuudella.
Perinteisellä tekniikalla suunnitelluissa antenneissa on mahdollista saavuttaa joko laaja taajuuskaista tai korkea hyötysuhde, mutta ei molempia samanaikaisesti. Antennien säteilyhyötysuhde on viime aikoina mennyt huonompaan suuntaan, sillä matkapuhelimien käyttämä taajuuskaista on jatkuvasti kasvanut.
Huono säteilyhyötysuhde johtaa lyhyeen kantamaan, jota verkko-operaattorit puolestaan joutuvat kompensoimaan tiheämmällä tukiasemaverkolla. Uusi rakenne helpottaa antennisuunnittelua ja mahdollistaa aiempaa pienikokoisemmat ja säteilyhyötysuhteeltaan tehokkaammat antennit.
Radiotekniikan professori Ville Viikari uskoo uuden menetelmän mullistavan viidennen sukupolven matkapuhelimet ja pitävän Suomen edelleen yhtenä johtavana maana matkapuhelinantennien kehityksessä.
Radiotieteen- ja tekniikan laitoksella 2000-luvun alussa kehitetty antennityyppi on vallitseva nykyisissä puhelimissa. Eikä kehitys ole pysähtymässä. Kaikki suuret laitevalmistajat ja alan tutkijat kehittelevät uusia ratkaisujaan.
’’Seuraava askel kehitystyössä on käynnissä, kun testit viidennen sukupolven puhelinlaitteessa on aloitettu yhdessä Huawein kanssa. Kehitämme myös Aalto-yliopiston tutkijoiden kanssa digitaalielektroniikkaa antennin ohjausta varten, Viikari toteaa.
LISÄÄ: Artikkeli menetelmän periaatteista – Concept for Frequency Reconfigurable Antenna Based on Distributed Transceivers – on julkaistu lehdessä IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters (LINKKI).
Kuva: Nykypuhelimiin verrattuna uuden menetelmän avulla antennit tarvitsevat 5G-kännyköissä vähemmän tilaa, jolloin puhelimen näytöstä voidaan tehdä suurempi ja puhelimen muotoilu on vapaampaa. Kuvaaja Jari-Matti Hannula / Aalto-yliopisto.
LUE – UUTTA – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA
Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi verkossa!
http://issuu.com/uusiteknologia.fi/docs/1_2016?e=19307983/35580639