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更新(月/日/年):2021 年 1 月 7 日

5G/6G 应用低损耗材料的超宽带测量

– 用于在 100 GHz 以上频率下测量金属电导率的简单系统 –

 
研究人员) 物理测量研究所电磁测量组组长 KATO Yuto,高级研究员和 HORIBE Masahiro

积分

  • 通过简单系统实现高达 100 GHz 以上的超宽带金属电导率测量技术
  • 开发电磁场分析方法,用于根据测量的谐振锐度确定电导率
  • 有望为下一代毫米波高速通信先进低损耗材料的开发做出贡献

日本国家计量研究所新研究成果图

开发技术与传统电导率测量的比较


背景

5G 已于 2020 年 3 月在日本商用,这将利用更高的频段实现高达 10 Gbps 的超高速无线通信。在日本,sub-6 GHz和28 GHz频段已经分配给5G,并且已经就71 GHz频段的分配达成了国际协议。目前,5G作为通信基础设施正在商业化,6G的研发也引起了全球的高度关注。预计2030年左右推出的6G将采用100GHz以上频率的毫米波,实现高速大容量通信,性能远超5G。开发降低功耗的先进材料对于实现 6G 至关重要,因为平面电路的传输损耗通常会随着频率的增加而增加。

 

摘要

研究人员设计了一种超宽带电导率测量技术,适用于高频平面电路中使用的金属材料,频率高达 100 GHz 以上。

一般来说,电路的整体传输损耗由介电损耗和导体损耗决定,而介电损耗和导体损耗分别由介电基板的复介电常数和金属线的电导率决定。毫米波平面电路存在的问题是,由于为了保持与金属线路的附着力而对电介质表面进行粗糙化处理,导致有效导电率降低,导致导体损耗显着增加。同时,传统的电导率测量需要一个由微小介电棒组成的谐振器,并且仅在由介电棒尺寸决定的单一频率下提供测量。因此,尚未建立实用的技术来测量 100 GHz 以上频段的金属电导率。在所开发的技术中,将被测金属箔夹在介电基板之间以形成介电谐振器。研究人员开发了一种基于严格电磁场分析的算法,可以根据测量的高阶模式激励的谐振锐度来确定金属箔的电导率。所开发的技术非常实用,因为它不需要对电介质进行精确加工,并且可以在 10 - 100 GHz 及更高的超宽带频率上以与传统技术相同的精度测量金属电导率。所开发的技术具有加速开发先进材料以降低 5G 和 6G 通信功耗的潜力。





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