新的5G交换机意味着电池寿命的改善更快速度的带宽

5G革命已经开始，可以访问下一代无线速度的第一批电话已经问世。德克萨斯大学奥斯汀分校和法国里尔大学的研究人员已经构建了一个新组件，该组件将更有效地允许访问最高5G频率，从而延长设备的电池寿命并加快我们执行类似操作的速度流高清媒体。

智能手机装有执行多项任务的开关。其中一项主要任务是在网络和频谱频率之间切换：4G，Wi-Fi，LTE，蓝牙等。执行此任务的当前射频(RF)开关始终处于运行状态，这消耗了宝贵的处理能力和电池寿命。

领导这项研究的库克雷尔工程学院电气与计算机工程系教授Deji Akinwande说：“与今天使用的开关相比，我们开发的开关在能源效率上要高出50倍以上。”它可以以100 GHz的频率传输HDTV流，这在宽带交换技术中是闻所未闻的。”

Akinwande和他的研究小组今天在《自然电子》杂志上发表了他们的发现。

“很明显，现有的开关消耗大量功率，” Akinwande说。“而消耗的电力就是无用的电力。”

新开关保持关闭状态，除非其他步骤正在积极地帮助设备在网络之间跳转，否则可以节省其他过程的电池寿命。他们还展示了能够以高于5G速度的基线传输数据的能力。

多年来，国防高级研究计划局(DARPA)一直致力于“近零功率” RF开关的开发。先前的研究人员已经在5G频谱的低端找到了成功，在5G频谱的低端，速度较慢，但​​数据可以传输更长的距离。但是，这是第一款可以在从低端千兆赫兹(GHz)频率到高端太赫兹(THz)频率的整个频谱上起作用的开关，有朝一日可能是6G发展的关键。

UT团队的交换机使用纳米材料的六方亚硝酸硼(hBN)。它是与石墨烯属于同一家族的一种新兴纳米材料，即所谓的奇迹材料。开关的结构包括一层蜂窝状的硼和氮原子，Akinwande说，夹在一对金电极之间，硼和氮原子的厚度比人的头发薄近一百万倍。

这些开关的影响不仅限于智能手机。卫星系统，智能无线电，可重新配置的通信，“物联网”和国防技术都是这些交换机其他潜在用途的例子。

“射频开关在通信，连通性和雷达系统中无处不在，”陆军研究室材料科学计划部门负责人Pani Varanasi博士说。帮助资助了该项目。“与现有组件相比，这些新交换机可以提供巨大的性能优势，并且可以延长移动通信和高级可重配置系统的电池寿命。”

这项研究来自先前的项目，该项目创建了有史以来使用hBN生产的最薄的存储设备。阿金万德说，赞助商鼓励研究人员寻找这种材料的其他用途，并促使他们转向射频开关。

UT团队包括电气和计算机工程教授Jack Lee和研究生Myungsoo Kim，Ge Ruijing Ge和Wu Xiaohan。他们与里尔大学电子，微电子学和纳米技术研究所的研究人员合作，由Emiliano Pallecchi和Henri Happy领导。

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