西鹹新區:走進5G背後的“超材料”
2020-05-15 17:58:45來源:中國網編輯:王菲責編:石麗敏

  一塊普通的化工材料聚四氟乙烯板,上面覆蓋著一層銅箔,銅箔被蝕刻成不同的圖案。這塊普通的材料就變成了超材料,在5G新基建中大顯身手。這種超材料的研發者,西安電子科技大學副教授、博士生導師趙魯豫最近很忙。

  去年11月,趙魯豫在西鹹新區灃東新城註冊成立了西安朗普達通信科技有限公司(以下簡稱朗普達公司)。

  今年2月,疫情尚在爆發期,趙魯豫的團隊就與台灣的積體電路加工商合作,將他們設計的5G手機信號去耦合晶片量産。

  今年4月,疫情剛有好轉,他們又與深圳一家企業合作,將他們設計的超材料5G天線設備生産出來銷往國外。

  “隨著5G技術的推廣和5G新基建的大力實施,我們研發數年的多天線技術和天線去耦合技術有了用武之地。”4月23日,趙魯豫在接待來客時説。

  5G時代,傳輸速率之所以這麼快,天線的作用至關重要。

  在朗普達公司的工作臺上,一個5G基站天線正在等待檢測。120多個天線陣子整齊地排列在板子上,上面覆蓋一層刻有十字圖案的超材料。

  為何要給天線加蓋這層超材料?

  原來,天線陣子如果距離過近,各自傳輸的信號就會形成干擾。普通的4G基站天線上排布著最多40個天線陣子,而5G基站天線則要排布128個至192個天線陣子,後續隨著技術發展,基站天線陣子的數目還會進一步增加至上千個。如何在同樣面積裏,容納更多的天線陣子,減少天線陣子之間的信號干擾就成為工程師們頭疼的問題。

  而這正是趙魯豫的研究強項。

  2009年,趙魯豫在香港中文大學攻讀博士期間,就開始研究天線之間的信號干擾問題。趙魯豫研究團隊所研發的超材料,就是一種人工電磁材料,超材料上的圖案可以産生一種電磁場環境,相當於讓兩個天線之間的距離等效變長,從而減少天線間的信號干擾。

  “超材料的應用,可以將原來天線産品的尺寸縮小至少30%,且核心性能不發生退化,實現天線物理面積大幅度縮減。”趙魯豫介紹,“這就類似于給兩個靠得很近的人,穿上隔音服,防止兩個人説話相互干擾。我們就是用這種超材料,給天線穿上了件‘隔音服’。”

  經過4次迭代,超材料終於從一個設計方案變成産品。如今這項技術的研發和應用已經走到國際前列,正在申請1項國際專利、5項發明專利。

  同樣需要“隔音”的還有5G手機

  “手機越來越小,而手機內的天線越來越多。經過在大學裏7年的研發,我們的手機去耦合晶片已經能應用於手機,解決手機天線信號干擾問題。”趙魯豫説。他手中拿著的晶片只有3平方毫米大小,而他們能做到的最小去耦合晶片只有0.5平方毫米大小,如同一顆小米粒,非常適合應用於5G手機。

  面對5G技術的發展浪潮,多年的技術積累迎來了轉化應用的機遇期。

  在西安電子科技大學的支持下,趙魯豫與他的創業夥伴一道在灃東新城成立朗普達公司,對相關技術進行産品轉化。為了加速企業成長,灃東新城為企業提供了良好的創業辦公環境,及時推送各類政策資訊,爭取各類扶持資金,幫助企業申請高新技術企業認證。

  “到2023年,國內5G基站天線建設的市場規模將超過500億元,我們希望公司能夠快速發展,在其中有所作為。”趙魯豫説。(西鹹新區融媒體中心)

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