Antennin muodonmuutos: VTT:n uusi tekniikka vie kohti 6G-aikakautta

VTT:llä läpäisyantenniryhmän tutkimus on osa laajempaa pyrkimystä muokata langattoman viestinnän tulevaisuutta. Kun digitaalisten palvelut laajentuvat ja yhä useammat laitteet vaativat nopeita yhteyksiä, langattomat järjestelmät siirtyvät kohti korkeampia taajuuksia, joilla voidaan siirtää enemmän dataa. Samanaikaisesti nämä taajuudet tuovat uusia haasteita ja tavanomaisten antenniratkaisujen skaalaamisesta tulee vaikeaa ja tehotonta. VTT:n työ edistää teknologioita, jotka vastaavat näihin haasteisiin sekä säilyttävät korkean suorituskyvyn ja käytännöllisen skaalautuvuuden.

VTT:n kehittämä ratkaisu läpäisyantenniryhmille muuttaa tavan, jolla antennit rakennetaan. Sen sijaan, että signaaleja ohjataan tiiviin ja monimutkaisen sisäisen verkon läpi, signaali säteilytetään kohti tasaista pintaa.

Läpäisyantenniryhmän pinta koostuu monista pienistä elementeistä, joista jokainen vastaanottaa signaalia, säätäen sitä ja lähettäen sen jälleen eteenpäin. Jokainen elementti hallitsee signaalin vaihetta ja tehoa paikallisesti. Yhdessä elementit muodostavat koordinoidun järjestelmän, joka tuottaa keskitetyn ja suunnatun keilan. Antenni käyttäytyy kuin yhtenäinen, älykäs pinta. 

Korkeilla taajuuksilla tämä lähestymistapa mukautuu hyvin signaalien fyysiseen käyttäytymiseen. Paikallinen hallinta jokaisessa elementissä poistaa antennin sisäiset, pitkät välityskanavat sekä ylläpitää voimakasta ja hyvin määriteltyä keilaa. Suurista antennipinnoista tulee mahdollisia tehokkaalla tavalla, mikä takaa luotettavan suorituskyvyn kapasiteetiltaan vaativille langattomille yhteyksille. 

Koska sisäiset siirtoreitit lyhenevät, arkkitehtuurin häviöt ovat perinteisiä ratkaisuja pienemmät. Tämä parantaa energiatehokkuutta, pienentää virrankulutusta ja tukee ympäristöystävällisempää viestintäteknologiaa.

Läpäisyantenniryhmä pystyy myös ohjaamaan keilaansa sähköisesti. Säätämällä sitä, kuinka yksittäiset elementit muokkaavat signaalia, järjestelmä ohjaa energiaa eri suuntiin ilman mekaanista liikettä. Keila säilyy kapeana ja täsmällisenä, mikä parantaa pitkän kantaman viestintää ja vähentää häiriöitä. Sähköinen ohjaus tekee järjestelmästä joustavan ja sopii hyvin ympäristöihin, joissa olosuhteet muuttuvat.

VTT:n toteutuksen etuina ovat myös valmistettavuus ja modulaarisuus Antenni valmistetaan toistuvista rakennepaloista, toisin sanoen pinotuista levyistä, jotka muodostavat kaksiulotteisen ryhmän. Rakenne helpottaa suoraviivaista skaalaamista. Suurempia järjestelmiä voi valmistaa lisäämällä identtisten moduulien kerroksia. Rakenne palvelee tehokasta lämmönhallintaa, mikä on tärkeää, kun aktiivista elektroniikkaa on integroitu jokaiseen elementtiin.

Nämä piirteet mahdollistavat laajan valikoiman edistyneitä sovellutuksia. Suuren kapasiteetin langattomat linkit pisteestä toiseen tarjoavat vaihtoehdon kuituyhteyksille ympäristöissä, joissa kaapelointia on hankala toteuttaa. Tulevaisuuden 6G-verkot tarvitsevat tällaisia, erittäin suuntaavia antenneja, jotka ne takaavat nopean ja tehokkaan yhteyden lukuisille käyttäjille samanaikaisesti. Satelliittijärjestelmät hyötyvät litteistä, kevyistä ja sähköisesti ohjattavista antennipaneeleista.

Sähkömagneettisten aaltojen täsmällinen hallinta hyödyttää myös edistyneitä anturiteknologioita, mukaan lukien tutkat, jotka vaativat tarkkaa keilamuotoa.
VTT:n antennitutkimus edistää kahta asiaa: tehokkaan signaalinsiirron vapaassa tilassa ja hienojakoisen sähköisen hallinnan elementtitasolla. Tuloksena on skaalautuva suuren suorituskyvyn antenniratkaisu, joka tukee vahvaa, kohdistettua ja joustavaa langatonta viestintää tulevaisuuden järjestelmiin. Suomalaiselle teollisuudelle tämä antaa varhaisen jalansijan teknologioissa, jotka määrittävät langattomien verkkojen seuraavaa sukupolvea.