Array Antena Frekuensi Tinggi Ultra-Tipis: Revolusi Komunikasi Nirkabel Fleksibel
Peneliti telah melakukan langkah menuju pengembangan jenis array antena yang dapat melapisi sayap pesawat, berfungsi sebagai lapis kulit yang memancarkan sinyal ke implan medis, atau melapisi ruang sebagai kertas dinding yang berkomunikasi dengan perangkat Internet of Things (IoT).
Teknologi ini, yang dapat mengaktifkan banyak penggunaan jaringan nirkabel 5G dan 6G yang sedang berkembang, didasarkan pada elektronika luas area, yaitu cara membuat rangkaian 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 lebar dan sulit dirangkaikan ke dalam array besar yang diperlukan untuk komunikasi yang ditingkatkan dengan perangkat daya rendah.
Untuk mencapai dimensi besar ini, orang lain telah mencoba integrasi diskrit dari ratusan mikrokip kecil. Namun itu tidak praktis — tidak murah, andal, atau dapat diskalakan pada tingkat sistem nirkabel. Teknologi baru dapat diskalakan secara asli ke dimensi besar seperti monitor komputer dan televisi kristal cair (LCD). Ini menggunakan teknologi transistor tipis lapis, yang disesuaikan oleh tim untuk digunakan dalam sinyal nirkabel.
Peneliti menggunakan transistor tipis lapis oksida seng untuk membuat baris satu kaki (30 sentimeter) tiga antena dalam pengaturan yang dikenal sebagai array terpadu. Array antena terpadu dapat memancarkan sinyal sempit yang dapat diprogram secara digital untuk mencapai frekuensi dan arah yang diinginkan. Setiap antena dalam array memancarkan sinyal dengan penundaan waktu yang ditentukan dari tetangganya dan interferensi konstruktif dan destruktif antara sinyal-sinyal ini menumpuk menjadi gel elektromagnetik yang difokuskan. Antena tunggal menyiar sinyal tetap ke semua arah; array terpadu dapat memindai gel secara listrik ke arah yang berbeda, memungkinkan komunikasi nirkabel titik-ke-titik.
Array antena terpadu telah digunakan selama bertahun-tahun dalam sistem komunikasi jarak jauh seperti sistem radar, satelit, dan jaringan seluler tetapi teknologi baru dapat membawa fleksibilitas baru ke array terpadu dan memungkinkannya beroperasi pada rentang frekuensi radio yang berbeda dari sistem sebelumnya.
Elektronika luas area adalah teknologi tipis lapis, jadi rangkaian dapat dibangun pada substrat fleksibel dengan rentang meter. Semua komponen dapat diintegrasikan monolitik dalam lembar yang memiliki bentuk kertas. Tim membuat transistor dan komponen lain pada substrat kaca tetapi proses serupa dapat digunakan untuk membuat rangkaian pada plastik fleksibel.
Sistem antena ini dapat dipasang hampir di mana saja. Saat digunakan seperti kertas dinding di ruang, ia dapat mengaktifkan komunikasi yang cepat, aman, dan hemat energi dengan jaringan terdistribusi perangkat IoT seperti sensor suhu atau gerakan. Memiliki antena yang merupakan permukaan fleksibel juga dapat bermanfaat untuk satelit, yang diluncurkan dalam format kompak dan membuka saat mencapai orbit, dan area luas dapat menguntungkan untuk komunikasi jarak jauh dengan pesawat.
Dengan pesawat, karena jaraknya sangat jauh, banyak daya sinyal hilang, begitupun sensitivitasnya. Sayap adalah area yang cukup luas, jadi jika ada penerima titik tunggal 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.
