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石墨烯如何助力5G通訊?請看武漢理工最新研究成果

第五代移動通信(5G)對于無線通信設備的高數據傳輸速率、高效率、大規模高功率無線設備通信、輕質化、柔性等方面都提出了更高的要求。

石墨烯基薄膜材料相對于傳統的金屬材料具有輕質、良好柔性,散熱快,以及更優異的化學穩定性、機械穩定性等優勢,将其應用于無線通信器件的制備,可以較好地滿足移動通信發展的新需求。石墨烯基薄膜是由單層的石墨烯片堆疊而成的自支撐薄膜材料,其電導率可達106 S/m,可比拟金屬電導率。

近期,武漢理工大學射頻與微波研究中心何大平教授課題組制得了一種電導率高達106 S/m的自支撐石墨烯基薄膜,并将其應用在5G通信天線的設計中。

利用高導電率的自支撐石墨烯薄膜設計并使用高精度激光雕刻法制備了一種工作頻率在3.5 GHz的輕質微帶天線陣列。該天線陣列具備優異的天線性能,增益為6.77 dBi, 反射系數為-20.23 dB,且具有跟銅天線類似的輻射方向圖。

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圖1. 石墨烯自支撐薄膜天線陣列的性能

(A) 石墨烯天線照片。

(B 石墨烯天線回波損耗。

(C, D 石墨烯天線增益及輻射方向圖。

該課題提出了一種基于柔性高導電率的自支撐石墨烯薄膜的微帶天線陣列,并應用于5G移動通信。石墨烯天線陣列具有可比拟金屬天線的良好性能,且更為輕質。這項工作對石墨烯材料的應用領域擴展和下一代移動通信的發展都具有重要意義。

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