Гранат в помощь: деталь размером с монетку может произвести революцию в беспроводной связи

Регулируемый фильтр, разработанный компанией Penn Engineering, предназначен для устранения помех даже в сигналах высокочастотных диапазонов, которые используются для беспроводной мобильной связи. Подробности передает Interesting Engineering.

На сегодняшний день в беспроводной связи преимущественно используются низкочастотные диапазоны сигналов — от 600 МГц до 6 ГГц, в том числе для работы технологий 5G, 4G, 3G. Беспроводным устройствам требуются разные фильтры для разных частот, что приводит к необходимости использования множества фильтров для покрытия всех диапазонов, что занимает значительное пространство. Типичный смартфон содержит более 100 фильтров, которые предотвращают взаимодействие сигналов разных диапазонов друг с другом. Чтобы перейти на 6G, не придется устанавливать в телефон еще 100 фильтров с множеством различных переключателей, — достаточно будет одного.

Использование диапазонов более высоких частот представляет собой проблему, поскольку многие частоты уже зарезервированы для спутников. Например, военные буквально "оккупировали" многие нижние диапазоны и не собираются отказываться от них. Но ученые нашли решение, разработав регулируемый фильтр, позволяющий инженерам выборочно фильтровать разные частоты.

Регулировка фильтра обеспечивается за счет специального материала под названием железо-иттриевый гранат (yttrium iron garnet, YIG), который представляет собой смесь иттрия, редкоземельного металла, железа и кислорода. Материал YIG уникален, поскольку он создает магнитную спиновую волну — тип волны, образующейся в магнитных материалах, когда электроны вращаются вместе скоординированным образом. Под воздействием магнитного поля магнитная спиновая волна, генерируемая YIG, меняет свою частоту. Это позволяет фильтру YIG обеспечивать непрерывную настройку частоты в чрезвычайно широком диапазоне частот за счет регулировки магнитного поля.

Плюсом являются и габариты фильтра — размером с монету. Это отличает новинку от фильтров YIG предыдущих поколений, которые по размеру были сопоставимы с большими пачками каталожных карточек.

Важно "Все работает": в Украине впервые запустили 5G в тестовом режиме, — Минцифры

Обнаруженный в 1950-х годах, YIG десятилетиями использовался в фильтрах. Однако за счет интеграции новой схемы с чрезвычайно тонкими пленками YIG, обработанными в Центре нанотехнологий Сингха, новый фильтр позволяет значительно снизить энергопотребление и размер. Новый фильтр в 10 раз меньше нынешних коммерческих фильтров YIG.