Forschern von Penn Engineering ist es gelungen, einen revolutionären neuen „All-in-One“-Filter für 6G-Funksignale zu miniaturisieren. Damit könnten tragbare Geräte wie Smartphones eine zuverlässige drahtlose Verbindung zu bestimmten Funkbändern herstellen.
Ingenieure der University of Pennsylvania entwickeln einen Allroundfilter für die 6G-Mobilfunktechnologie
Mehrere drahtlose Geräte senden und empfangen zu jeder Zeit Signale. Tatsächlich ist „Signalrauschen“ oder drahtlose Interferenz einer der häufigsten Gründe für schlechte Konnektivität, abgebrochene Anrufe oder abgehackte Kommunikation.
Darüber hinaus gewinnen 5G, 6G und andere moderne Standards für die drahtlose Kommunikation schnell an Bedeutung. Dies würde die Anzahl der drahtlosen Bänder erhöhen. Drahtlose Filter helfen Geräten, das Rauschen zu durchdringen und einen stabilen Kommunikationskanal mit einem Transceiver herzustellen.
6G, wir kommen! Penn Engineers in @ESEatPenn haben einen einstellbaren Filter für höhere Frequenzen im Funkspektrum entwickelt, der leistungsstärkere drahtlose Kommunikation ermöglicht, die Satelliten nicht stört. Weitere Informationen: https://t.co/In0laOrYAw pic.twitter.com/2ufKtf2i2d
— Penn Engineering (@PennEngineers) 24. Mai 2024
Bisher mussten Gerätehersteller für jeden Kanal separate feste Filter verwenden. Ingenieure der University of Pennsylvania haben jedoch angeblich einen „Filter für alle Fälle“ entwickelt. Einfach ausgedrückt wird der neue 6G-kompatible Filter für Funksignale auch andere Frequenzen blockieren können.
Es handelt sich um einen einzelnen Miniaturfilter, der sich dynamisch selbst abstimmen kann, um alle gewünschten Frequenzen durchzulassen, erklärte Troy Olsson, außerordentlicher Professor für Elektro- und Systemtechnik (ESE) an der Penn Engineering in einem Artikel, der in Naturkommunikation.
Wie funktioniert der neue Funkfilter und wie effektiv ist die Technologie?
Forscher haben ein magnetisches Material namens Yttrium-Eisen-Granat (YIG) verwendet, um den neuen 6G-Funksignalfilter zu bauen. Das Gerät verfügt über einen YIG-Film, der mikroskopische Wellen erzeugen kann, die als magnetostatische Wellen bezeichnet werden.
Diese Wellen können bei unterschiedlichen Frequenzen in Resonanz geraten. Die Frequenzvariation wird durch Veränderung des angelegten Magnetfelds erreicht. Selbstverständlich wird das Magnetfeld zur kontinuierlichen Feinabstimmung dynamisch verändert.
Herkömmliche YIG-Filter benötigen normalerweise sperrige, stromhungrige Elektromagnete. Das macht sie für kompakte drahtlose Geräte ungeeignet. Die Penn Engineers kombinierten jedoch einen Permanentmagneten mit beweglichen „programmierbaren“ Magneten.
Im Wesentlichen kann der neue 6G-Funksignalfilter das Magnetfeldmuster bei Bedarf mithilfe kurzer elektrischer Impulse neu formen. Das Faszinierendste daran ist, dass der Schaltkreis, nachdem die Magnete den gewünschten magnetischen Zustand erreicht haben, keinen Strom mehr benötigt, um diesen aufrechtzuerhalten.
Das Team hat zweifellos noch viel zu tun. Dieser Proof-of-Concept-Filter kann jedoch Berichten zufolge einen unglaublich breiten Frequenzbereich von 3,4 bis 11,1 Gigahertz abdecken.
In der Praxis kann der Funksignalfilter „von 600 MHz bis 6 GHz“ arbeiten. Dies ist der gesamte Bereich, in dem die 3G-, 4G- und 5G-Bänder betrieben werden. Darüber hinaus soll der Filter auch für das gesamte geplante 6G-Spektrum und mehr in einem kontinuierlich abstimmbaren Filter funktionieren, so die Forscher.
Und falls das noch nicht vielversprechend genug ist: Der neue 6G-Funksignalfilter weist „außerordentlich geringe Signalverluste von nur drei bis fünf Dezibel und eine hervorragende Unterdrückung von Störsignalen in Off-Frequenzbändern“ auf. Das bedeutet, dass ein einzelner, dynamischer Filter, der auf jedem Gerät installiert wird, „drahtloses Übersprechen“ verhindern könnte. Er würde dazu beitragen, die Signalintegrität selbst in einem Gebiet zu bewahren, in dem viele gleichzeitig betriebene Funkbänder überlastet sind.
