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LLNL、フラットパネル技術でアンテナ、通信を変革

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April, 10, 2020, Los Alamos--ロスアラモス国立研究所(LLNL)の研究者は、少なくともマイクロ波に使えるミラーを新たに考案した。新開発により、屋根の上、基地局のタワーに見られる、なじみのある3Dディッシュやマクロ波ホーンは、コンパクト、多用途、現代の通信技術への適応性が優れたフラットパネルで置き換えられる可能性がある。

「われわれの新しいリフレクタは、従来のアンテナに対して、軽量、低背代替となる。これは、重量とサイズの縮小が重要視される衛星には潜在的な恩恵となる。パネルは、ビルや地上の車両の表面にも容易に組み込める」とLLNL、MPA-CINTグループのAbul Azadはコメントしている。

ほとんどのリフレクタは相互的である。例えば、バスルームのミラーの場合、それに反射されている誰かが見えると、その誰かに見られている。新しいリフレクタ設計は、この交互作用を破り、効果的に一方向ミラーにする。

フラットパネルリフレクタは、電子制御可能である。つまり、その特性は、その場で再構成できる。これは、従来のアンテナ設計では達成が困難。ビームステアリング、特注集束、他の機能に道を開く。微小化バージョンは、チップベースの回路を改善する。信号は意図したコンポーネントにだけ向かい、回路の他の部分で意図しない信号になることはない。これはチップ設計者が頻繁に気にしている問題である。

そのリフレクタは、平面上の微細構造電子コンポーネントアレイで作られている。そのコンポーネントに信号を入れると、2Dリフレクタは3Dアンテナのように機能し、場合によっては従来のアンテナができないことをする。この種のデバイスは「メタサーフェス」として知られている。表面の物理的形状を変更することなく、その特性を電子的に変えて、多様な方法で動作させられるからである。

そのリフレクタコンポーネントに電気信号を印加することで、研究者はメタサーフェスを変調して、反射光の方向と周波数を制御することができた。リフレクタの非相反反応は、アンテナが出力ブロードキャストからのエコーを拾わないようにするのに役立つ。つまり、デリケートな回路を強力な、害を及ぼす可能性のある入力信号から保護する。

「われわれは、マイクロ波をプラズモン、つまりリフレクタ表面の電荷の波に変換することで高い非相反性を達成できる初の動的メタサーフェスを実証した。これが、リフレクタの機能方法を制御するためのカギである」とLLNLのT-4グループ、Diego Dalvitは説明している。

新しいロスアラモスのリフレクタプラットフォームは、様々なアプリケーションで素晴らしい機会を開く。信号を乱す歪を操作できるアダブティブオブティクス、一方向ワイヤレス通信、斬新なアンテナ設計などである。