Film Tipis, Array Antena Frekuensi Tinggi untuk Komunikasi Nirkabel
Para peneliti telah mengambil langkah untuk mengembangkan jenis susunan antena yang dapat melapisi sayap pesawat terbang, berfungsi sebagai patch kulit yang mengirimkan sinyal ke implan medis, atau menutupi ruangan sebagai wallpaper yang berkomunikasi dengan perangkat Internet of Things (IoT).
Teknologi, yang dapat memungkinkan banyak penggunaan jaringan nirkabel 5G dan 6G yang baru muncul, didasarkan pada elektronik area luas, cara membuat sirkuit elektronik pada bahan tipis dan fleksibel. Pendekatan ini mengatasi keterbatasan semikonduktor silikon konvensional, yang dapat beroperasi pada frekuensi radio tinggi yang diperlukan untuk aplikasi 5G tetapi hanya dapat dibuat hingga beberapa sentimeter dan sulit untuk dipasang ke dalam susunan besar yang diperlukan untuk komunikasi yang ditingkatkan dengan perangkat berdaya rendah .
Untuk mencapai dimensi besar ini, yang lain telah mencoba integrasi terpisah dari ratusan microchip kecil. Tapi itu tidak praktis — itu tidak murah, andal, atau terukur pada tingkat sistem nirkabel. Teknologi baru ini secara native dapat menskalakan ke dimensi besar seperti monitor komputer dan televisi liquid-crystal display (LCD). Ini menggunakan teknologi transistor film tipis, yang diadaptasi oleh tim untuk digunakan dalam pensinyalan nirkabel.
Para peneliti menggunakan transistor film tipis seng-oksida untuk membuat deretan tiga antena sepanjang 30 sentimeter dalam pengaturan yang dikenal sebagai array bertahap. Array antena bertahap dapat mengirimkan sinyal berkas sempit yang dapat diprogram secara digital untuk mencapai frekuensi dan arah yang diinginkan. Setiap antena dalam susunan memancarkan sinyal dengan waktu tunda yang ditentukan dari tetangganya dan interferensi konstruktif dan destruktif antara sinyal-sinyal ini menambah sinar elektromagnetik yang terfokus. Sebuah antena tunggal memancarkan sinyal tetap ke segala arah; array bertahap dapat memindai berkas secara elektrik ke arah yang berbeda, memungkinkan komunikasi nirkabel titik-ke-titik.
Antena array bertahap telah digunakan selama beberapa dekade dalam sistem komunikasi jarak jauh seperti sistem radar, satelit, dan jaringan seluler tetapi teknologi baru dapat membawa fleksibilitas baru ke array bertahap dan memungkinkannya beroperasi pada rentang frekuensi radio yang berbeda dari sistem sebelumnya. .
Elektronik area besar adalah teknologi film tipis, sehingga sirkuit dapat dibangun di atas substrat fleksibel dalam rentang meter. Semua komponen dapat diintegrasikan secara monolitik ke dalam lembaran yang memiliki faktor bentuk selembar kertas. Tim membuat transistor dan komponen lain pada substrat kaca tetapi proses serupa dapat digunakan untuk membuat sirkuit pada plastik fleksibel.
Jenis sistem antena ini dapat dipasang hampir di mana saja. Saat digunakan seperti wallpaper di sebuah ruangan, ini dapat memungkinkan komunikasi yang cepat, aman, dan hemat energi dengan jaringan perangkat IoT yang terdistribusi seperti sensor suhu atau gerakan. Memiliki antena dengan permukaan yang fleksibel juga dapat bermanfaat untuk satelit, yang diluncurkan dalam format yang ringkas dan terbuka saat mencapai orbit, dan area yang luas dapat bermanfaat untuk komunikasi jarak jauh dengan pesawat.
Dengan pesawat terbang, karena jaraknya sangat jauh, sebagian besar daya sinyal hilang, begitu pula sensitivitasnya. Sayap adalah area yang cukup besar, jadi jika ada penerima satu titik di sayap itu, itu tidak membantu; namun, jika jumlah area yang menangkap sinyal dapat diperluas dengan faktor seratus atau seribu, daya sinyal dapat dikurangi dan sensitivitas radio dapat ditingkatkan.
