Plečiantis daiktų interneto technologijoms, pokalbių dėžės tapo nebenaudojamos kasdienės aparatinės įrangos ir naujų programėlių, tačiau tai turi ir neigiamą pusę: kuo daugiau įrenginių dalijasi eterio bangomis, tuo daugiau problemų jiems bendraujant. Beveik 30 milijardų prijungtų įrenginių, kurių tikimasi iki 2030 m., veiks naudodami skirtingus belaidžio ryšio standartus ir dalinsis tomis pačiomis dažnių juostomis, o tai gali trukdyti vienas kitam. Kad tai išspręstų, Japonijos mokslininkai teigia sukūrę būdą, kaip sumažinti įrenginius, kurie filtruoja trukdančius signalus. Vietoj daugelio atskirų filtrų technologija juos sujungtų į vieną lustą.
Kad išmanieji telefonai veiktų su skirtingais ryšio standartais ir skirtingose šalyse, jiems reikia daugybės filtrų, kad būtų išvengta nepageidaujamų signalų. Tačiau šie filtrai gali būti brangūs ir kartu užima palyginti daug nekilnojamojo turto telefone. Kadangi elektromagnetinis spektras vis labiau perpildytas, inžinieriai telefonuose ir kitose programėlėse turės įdėti dar daugiau filtrų, o tai reiškia, kad reikės toliau mažinti. Japonijos telekomunikacijų NTT ir Okajamos universiteto mokslininkai teigia sukūrę technologiją, kuri visus tuos filtrus gali sumažinti iki vieno įrenginio, kurį jie apibūdina kaip ultragarso grandinę, galinčią nukreipti signalus netyčia jų neišsklaidydami.
Ultragarso grandinėje yra filtrai, panašūs į paviršinių akustinių bangų (SAW) filtrus, naudojamus išmaniuosiuose telefonuose. SAW filtrai konvertuoja elektroninį RF signalą į mechaninę bangą pagrindo paviršiuje ir atgal, filtruojant tam tikrus proceso dažnius. Kadangi mechaninė banga yra tūkstančius kartų trumpesnė už ją sukuriančią RF bangą, SAW filtrai gali būti kompaktiški.
Šiuolaikiniai filtrai pašalina nepageidaujamus RF signalus, konvertuodami juos į ultragarso signalus ir atgal. Nauji tyrimai gali padėti integruoti daug tokių filtrų į vieną lustą.NTT korporacija
„Ateities IoT visuomenėje komunikacijos pralaidumas ir metodai padidės, todėl išmaniuosiuose telefonuose reikės šimtų ultragarsinių filtrų, bet negalime jiems skirti didelio ploto“, nes vietos reikia ir baterijai, ekranui, procesoriui ir kitiems komponentams. sako Daiki Hatanaka, NTT nanomechanikos tyrimų grupės vyresnioji mokslo darbuotoja. „Mūsų technologija leidžia apriboti ultragarsą labai siaurame kanale mikrometro skalėje ir nukreipti signalą taip, kaip norime. Remdamiesi šia ultragarso grandine, galime integruoti daug filtrų tik vienoje lustoje.
Slėnio pseudospin priklausomas transportas
Ultragarso bangų nukreipimas keliu, kuris keičia kryptį, gali sukelti atgalinį sklaidą ir pabloginti signalo kokybę. Norėdami tai atremti, Hatanaka ir kolegos pasinaudojo Okajamos universiteto akustinių topologinių struktūrų tyrimais. Topologija yra matematika, susijusi su tuo, kaip skirtingos formos gali būti laikomos lygiavertėmis, jei jos atitinka tam tikras sąlygas – klasikinis pavyzdys yra spurga ir kavos puodelis yra lygiaverčiai, nes kiekvienas turi tik vieną skylę. Tačiau, kaip pabrėžiama 2016 m. Nobelio fizikos premijoje, ji taip pat naudojama tiriant egzotiškas materijos būsenas, įskaitant superlaidumą.
Savo eksperimentuose Japonijos mokslininkai sukūrė bangolaidį, sudarytą iš periodinių skylių matricų, turinčių tris kartus sukimosi simetriją. Kai susitiko du matricos su skylutėmis, kurios buvo pasuktos 10 laipsnių viena nuo kitos, atsiranda topologinė savybė, vadinama slėnio pseudospinu. Šiame krašte mažyčiai ultragarso sūkuriai sukasi „pseudospin“ priešingomis kryptimis, sukurdami unikalią ultragarso bangą, žinomą kaip nuo slėnio pseudospino priklausomas transportas. Tai skleidžia 0,5 GHz signalą tik viena kryptimi, net jei bangolaidyje yra staigus posūkis, teigia NTT. Taigi signalas negali sklisti atgal.
„Ultragarso slėnio būsenų poliarizacijos kryptis automatiškai verčia jį sklisti tik viena kryptimi, o sklaida atgal yra draudžiama”, – sako Hatanaka. “
NTT teigia, kad gigahercinė topologinė grandinė yra pirmoji tokio pobūdžio. Mokslininkų komanda dabar bando pagaminti bangolaidį, kuris viename luste sujungia 5–10 filtrų. Pradinis lustas bus apie 1 kvadratinį centimetrą, tačiau mokslininkai tikisi jį sumažinti iki kelių šimtų kvadratinių mikrometrų. Antrajame tyrimo etape bus bandoma dinamiškai valdyti ultragarsą, stiprinti signalą, konvertuoti jo dažnį ir šias funkcijas integruoti į vieną sistemą.
Bendrovė svarstys komercializavimo planus, kai tyrimai vyks per ateinančius dvejus metus. Jei tyrimas taps komerciniu produktu, poveikis būsimiems išmaniesiems telefonams ir daiktų interneto sistemoms gali būti svarbus, sako Hatanaka. Jis apskaičiavo, kad būsimi aukščiausios klasės išmanieji telefonai galėtų būti aprūpinti iki maždaug 20 ultragarso grandinių.
„Galėtume panaudoti sutaupytą erdvę geresnei vartotojo patirčiai, todėl naudodami ultragarso filtrus ar kitus analoginio signalo komponentus galime patobulinti ekraną, bateriją ar kitus svarbius vartotojo patirčiai komponentus“, – sako jis.
Iš jūsų svetainės straipsnių
Susiję straipsniai visame internete