Pencetakan 3D Mungkin Segera Memberikan Dorongan pada Telekomunikasi dengan Generator Berkas Kompak

Sebuah tim peneliti dari Universitas Xi’an Jiaotong di China baru-baru ini menampilkan prototipe generator Berkas Vortex Momentum Sudut Orbital (OAM) yang dicetak 3D. Perangkat ini dapat meningkatkan transmisi data untuk jaringan nirkabel 5G/6G, pemindaian gambar, dan banyak lagi. Berikut apa yang perlu Anda ketahui tentang generator berkas kompak dan bagaimana mereka berpotensi meningkatkan komunikasi.

Permintaan 5G/6G

Perlombaan untuk mencapai jaringan 5G/6G yang handal terus berlangsung di seluruh dunia. Negara-negara seperti China dan AS terus bersaing untuk meningkatkan sistem nirkabel gelombang milimeter (mm-Wave) ini karena keduanya berusaha menjadi penyedia jaringan utama di masa depan. Secara khusus, jaringan 5G memanfaatkan gelombang milimeter untuk meningkatkan throughput, kinerja, dan mengurangi latensi. Saat ini, jaringan tersebut menyediakan komunikasi yang jelas, efisien, dan tahan interferensi di mana pun digunakan.

Orbital Angular Momentum (OAM) Vortex Beam Generators

Untuk menghasilkan aliran data berkapasitas tinggi, peneliti telah meneliti berbagai metode. Salah satu metode yang sangat menarik dan terus menunjukkan potensi adalah generator Berkas Vortex Momentum Sudut Orbital (OAM). Perangkat ini menghasilkan dan memanipulasi berkas vortex optik yang memiliki fase spiral.

Untuk menghasilkan berkas cahaya berputar, perangkat ini menggabungkan jalur optik yang berubah secara linear sepanjang keliling sebuah perangkat optik. Jika dibangun dan digunakan dengan benar, perangkat ini secara signifikan meningkatkan efisiensi spektral dan kapasitas komunikasi.

Problems with Current Methods of Producing OAM Vortex Beam Generators

Meskipun generator berkas vortex dianggap oleh banyak orang sebagai masa depan komunikasi 5G/6G, terdapat beberapa masalah pada perangkat saat ini yang perlu diatasi agar teknologi ini cocok untuk integrasi sehari-hari. Pertama, generator berkas saat ini memiliki efisiensi rendah. Unit-unit modern tidak menghasilkan berkas secara maksimal dan memiliki keterbatasan bandwidth server.

Beam Generators Fabrication Costs

Kekurangan utama lainnya pada generator berkas modern adalah biaya fabrikasi yang tinggi. Perangkat ini memerlukan presisi ekstrem. Oleh karena itu, proses pembuatannya dapat menjadi kompleks, dan jika dilakukan secara tidak tepat, perangkat dapat menjadi rentan terhadap interferensi yang tidak diinginkan.

Beam Generators Study

Studi terbaru¹ yang dipublikasikan dalam jurnal Optica Publishing Group Optics Express memperkenalkan metode manufaktur baru untuk perangkat ini yang dapat meningkatkan presisi dan menurunkan biaya. Studi tersebut memperkenalkan metode baru pencetakan 3D generator berkas OAM yang mampu menghasilkan berkas vortex berkapasitas tinggi.

Para peneliti secara khusus menciptakan perangkat ini untuk berfungsi sebagai sistem antena bagi sistem komunikasi nirkabel Ka-band. Perangkat ini mengintegrasikan berbagai fitur, termasuk filter interferensi, pembagi daya, pengubah fase, saluran transmisi, dan radiator, ke dalam satu unit yang dicetak.

3D-printed OAM Beam Generators

Generator berkas OAM dicetak menggunakan desain monolitik dan teknologi pencetakan 3D selective laser melting (SLM). Para peneliti membangun perangkat ini dengan menggunakan paduan dan celah berisi udara. Desain ini memastikan perangkat memiliki kehilangan dielektrik yang minimal saat digunakan.

Upaya sebelumnya untuk menciptakan generator berkas yang lebih efektif telah mengintegrasikan beberapa perangkat daya dan pengubah fase. Percobaan tersebut menemukan bahwa struktur ini meningkatkan interferensi dan kehilangan dielektrik. Oleh karena itu, unit satu-potong seluruhnya terbuat dari logam dianggap sebagai desain terbaik untuk tugas tersebut.

Power Divider

Desain baru ini menggabungkan fitur penyaringan gain yang dirancang untuk meningkatkan akurasi dan sensitivitas. Tim menciptakan pembagi filter daya 1-ke-8 yang dibangun khusus, yang menggabungkan delapan jalur penundaan fase dengan gelombang terpelintir untuk memisahkan sinyal dan mengirimnya melalui jalur yang ditentukan guna menghilangkan interferensi.

Integrated Gain-Filtering

Menghilangkan interferensi memiliki beberapa tujuan. Pertama, hal ini memungkinkan bandwidth yang lebih besar, yang kemudian dapat digunakan untuk membawa lebih banyak data dari kekuatan sinyal tambahan. Selain itu, hal ini memungkinkan peneliti menyesuaikan sinyal yang ingin diterima, menghilangkan sinyal yang tidak diinginkan di sumbernya. Selanjutnya, sinyal-sinyal tersebut dikirim ke susunan antena melingkar untuk menyelesaikan penyelarasan mereka.

Beam Generators Computer Simulations

Tim kemudian mengintegrasikan simulasi komputer canggih untuk membantu menyempurnakan generator berkas mereka lebih lanjut. Simulasi tersebut memungkinkan tim menjalankan ribuan pengujian untuk menemukan desain yang tepat guna meningkatkan transmisi sinyal dalam pita dan penekanan out-of-band yang efektif.

Beam Generators Study Results

Hasil studi menunjukkan harapan. Pertama, perangkat baru ini dapat membantu menyelesaikan masalah kelebihan beban pada sistem komunikasi nirkabel masa depan. Tim menemukan bahwa perangkat ini mengurangi interferensi, meningkatkan sinyal utama, dan mampu menghasilkan berkas OAM dengan nomor model l =+1.

Perangkat ini dapat membantu menyelesaikan masalah kelebihan beban ketika diintegrasikan ke dalam menara. Mereka berukuran kecil dan dapat dipasang secara tidak permanen atau permanen selama kerumunan besar untuk membantu mengurangi dan mencegah kelebihan beban data pada jaringan. Pendekatan ini akan mengurangi panggilan terputus dan koneksi jaringan yang lambat.

Tim juga menemukan bahwa struktur seluruh logam menguntungkan operasi perangkat. Secara khusus, struktur ini menunjukkan efisiensi radiasi yang lebih tinggi dan kapasitas penanganan daya yang lebih besar dibandingkan metode tradisional. Unit ini menghasilkan kemurnian sinyal 80%, yang merupakan peningkatan signifikan dibandingkan metode sebelumnya. Selain itu, penekanan out-of-band melebihi 30 dB pada arah utama.

Potential Applications for Compact Beam Generators

Ada beberapa aplikasi untuk teknologi ini, termasuk infrastruktur untuk sistem komunikasi nirkabel 5G/6G. Sistem nirkabel gelombang milimeter ini perlu menghilangkan interferensi untuk memastikan transmisi data maksimal.

Remote Sensing and Imaging

Penggunaan penting lainnya dari perangkat ini adalah untuk meningkatkan sistem penginderaan jauh dan pencitraan. Perangkat ini dapat memberikan detail lebih banyak dibandingkan opsi saat ini, memungkinkan peneliti melakukan pemindaian yang lebih menyeluruh pada lokasi yang berada di bawah tutupan hutan lebat, di bawah air, atau terkubur di padang pasir.

Military Use

Penggunaan sistem radar gelombang mikro dapat membantu meningkatkan pelacakan multi-target. Perang modern terus mengandalkan sistem tak berawak kecil yang murah, mudah diproduksi, dan dapat dipasangi untuk berbagai tugas. Pelacakan perangkat ini menjadi bagian penting dalam operasi militer. Penggunaan generator berkas OEM dapat membantu meningkatkan tugas ini, berpotensi menyelamatkan nyawa.

Benefits that Compact Beam Generators Bring to the Market

Penelitian ini memberikan beberapa manfaat. Pertama, proses manufaktur lebih murah dibandingkan metode tradisional yang memerlukan beberapa komponen dibuat di lokasi berbeda dan kemudian dikirim ke pabrik perakitan. Metode pencetakan 3D tidak memerlukan langkah tambahan.

Integrated Gain-Filtering

Salah satu manfaat utama adalah penyaringan gain terintegrasi. Para peneliti dapat melakukan simulasi bentuk tepat perangkat mereka untuk memperkuat sinyal yang diinginkan sambil mengurangi interferensi di seluruh saluran. Karena tidak ada bagian yang bergerak dan seluruh perangkat merupakan satu unit, kemampuan ini merupakan peningkatan signifikan.

Low-Cost

Mencetak satu unit jauh lebih murah dibandingkan mengumpulkan dan merakit komponen eksternal tambahan. Penggunaan struktur monolitik mengurangi biaya perakitan elemen. Ini juga berarti perangkat ini dapat dibuat di lokasi pada fasilitas pencetakan 3D di mana pun diperlukan.

Precision

Manfaat utama dari desain generator berkas adalah memberikan penyelarasan komponen yang presisi setiap kali. Akan sangat sulit dan memakan waktu untuk mencapai tingkat penyelarasan ini menggunakan banyak bagian yang harus dirakit. Metode manufaktur aditif paduan pencetakan 3D memungkinkan tim menciptakan desain kompleks yang meningkatkan transmisi sinyal tanpa bagian yang bergerak.

Beam Generators Researchers

Peneliti utama dalam proyek ini meliputi Jianxing Li dan Yuanxi Cao dari Universitas Xi’an Jiaotong di China. Sekarang, tim berupaya memperluas pengujian mereka untuk melihat kemampuan penemuan mereka pada berbagai frekuensi dan sinyal. Tujuan mereka adalah menemukan keseimbangan langsung antara transmisi sinyal dan standar regulasi.

Companies that can Benefit from 3D Printed Beam Generators Study

Beberapa perusahaan dapat melihat peningkatan signifikan pada penawaran mereka dengan mengintegrasikan teknologi dalam studi ini. Perusahaan-perusahaan tersebut meliputi sektor telekomunikasi, perusahaan pencetakan 3D, dan militer. Berikut dua perusahaan yang siap memanfaatkan perkembangan ini dalam beberapa bulan mendatang.

1. Materialise NV

Materialise NV berbasis di Belgia (MTLS ) masuk pasar pada tahun 1990. Pendiriannya, Wilfried Vancraen dan Hilde Ingelaere, ingin menciptakan satu tempat bagi bisnis yang mencari perangkat lunak manufaktur aditif dan solusi pencetakan 3D. Saat ini, perusahaan beroperasi sebagai penyedia produksi pencetakan 3D yang cepat tumbuh dan berkelanjutan.

Sejak peluncurannya, Materialise telah merambah ke berbagai sektor manufaktur aditif. Perusahaan menawarkan panduan bedah dan implan yang dicetak 3D serta prototipe cepat. Perusahaan juga baru-baru ini menambahkan platform yang ditujukan untuk konsumen dalam layanan pencetakan 3D, membuka peluang pendapatan tambahan.

Saham Materialise NV telah mengalami penurunan stabil selama 5 tahun terakhir karena perusahaan sedang mengembangkan produk dan prototipe. Namun, tren penurunan ini diperkirakan akan berbalik karena beberapa analis mencantumkan perkiraan harga 3 bulan yang menarik dengan potensi kenaikan 60,67% dan probabilitas 90%. Oleh karena itu, Materialise terus menarik investor baru.

2. Frontier Communications Parent Inc

Frontier Communications Parent Inc masuk pasar pada tahun 1935. Penyedia telekomunikasi berbasis Texas ini dengan cepat memperluas operasinya untuk mencakup berbagai opsi transmisi data, termasuk data, internet, video, suara, perangkat keras, dan solusi jaringan.

Perusahaan ini memiliki Kapitalisasi Pasar saat ini sebesar $8,66 miliar dan terus menunjukkan tanda-tanda momentum naik yang kuat. Saat ini, saham FYBR tercantum dalam beberapa daftar rekomendasi karena potensi kenaikannya dan posisi kuat perusahaan.

Compact Beam Generators – The Future of Telecommunications

Meskipun masih banyak pengujian yang harus dilakukan sebelum Anda melihat generator berkas kompak yang dicetak 3D di lingkungan Anda, teknologi ini telah terbukti andal. Oleh karena itu, tidak akan lama lagi perangkat ini membantu menyesuaikan sistem nirkabel Anda, meningkatkan jangkauan dan kemampuannya. Untuk saat ini, para peneliti ini pantas mendapat penghargaan atas pendekatan unik mereka terhadap masalah lama dalam pasar sistem nirkabel.

Pelajari kemajuan manufaktur aditif keren lainnya sekarang.

Referensi Studi:

^{1. Li, J., Wu, S., Li, Z., Cao, Y., & Xu, K.-D. (2024). Generator berkas OAM yang dicetak 3D dengan karakteristik penyaringan gain out-of-band yang ditingkatkan. Optics Express, 32(26), 47285–47295. https://doi.org/10.1364/OE.542046}