【十大科技进展典型成果③】弯了的“天线”也能实时进行无线通信——电子信息领域黄维团队典型成果
近日,“2023年度江苏省行业领域十大科技进展”遴选结果发布,南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室黄维院士、赵强教授团队联合射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室刘蕾蕾教授团队、宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室田峰教授团队完成的“面向无线通信应用的印刷柔性射频天线的研制”成果入选电子信息领域十大科技进展。
随着物联网、可穿戴设备、植入式电子等新兴技术的快速发展,柔性无线通信设备逐渐趋向于柔性化、轻薄化和微型化。日益增长的市场需求迫切需要开发出具有“轻、薄、柔”特点的天线组件。然而,传统金属天线的本征重量大、回弹性差和制造工艺复杂等缺陷限制了其在柔性无线通信领域的应用。因此,如何有针对性地设计、制备质轻、可共形集成的柔性射频天线成为该领域面临的重要挑战。
“针对上述挑战,我们团队在柔性电子国家基础科学中心等项目支持下,开展了面向无线通信应用的柔性射频天线的技术攻关。”赵强教授介绍,团队创新性提出了“分子胶水”界面改性工艺和先进挤压印刷技术相结合的策略,成功构建了柔性超宽带碳化钛单极子天线,实现了在弯曲状态下流畅、实时、稳定的无线通信传输等关键技术突破。
二维碳化钛超薄纳米材料具有高电导率、轻质柔性、易于加工的特性,非常符合柔性无线通信器件的制备和使用要求。赵强教授介绍:“当前,碳化钛天线都是以介质基板、中间黏结层和碳化钛传输层相互叠加的‘三明治’结构,不仅构造复杂,而且厚度较大,限制了它在可穿戴等柔性电子设备中的广泛应用。”
研究团队针对碳化钛材料在制备柔性天线过程中遇到的难题,利用聚多巴胺“分子胶水”作为中间黏结层。“这种分子胶水非常轻薄,厚度几乎可以忽略不计,同时它表面暴露的官能团,就像无数微小的‘吸盘’一样,使得传输层和介质基板紧密结合。即使在数千次弯折后,碳化钛和介质基板也不会出现分离现象。”赵为为副教授介绍,这是柔性天线能够稳定传输无线信号的基础,同时也为解决柔性射频电路的集成问题提供了有效途径。
该研究的另一重点是提升天线的增益和辐射效率。随着碳化钛传输层厚度的增加,增益和辐射效率也会逐渐提高。刘蕾蕾教授说:“我们的研究希望实现碳化钛传输层既轻薄又高效,找到‘轻、薄、柔’三者之间的平衡点。为此,我们先将碳化钛材料制成油墨,再逐层印刷在介质基板表面,通过控制传输层厚度,得到想要的效果。”该团队研制的柔性天线涵盖了WLAN、蓝牙、5G(n41、n78)频段,在弯曲状态和平坦状态间进行变换时,带宽和中心频率保持良好,当天线处于非视线内或不同方位角时,传输效果依然稳定。
该项目首次完成了柔性碳化钛天线的视频信号无线传输实例,这是南邮材料、电子、通信领域的三个优势学科团队共同合作,在“柔性电子”交叉学科领域取得的重要研究成果。(作者:赵为为 赵强 编辑:谢长美)
厉害了!5G到底能干什么?十大应用案例告诉你
来源:【黑龙江日报】
8月10日,2022世界5G大会在哈尔滨盛大开幕,中国工程院院士、未来移动通信论坛理事长邬贺铨在开幕式上发布了“2022年5G十大应用案例”。“大国粮仓”龙江5G数字农场(北大荒)项目光荣入选。
据悉,此前,大会向各省、市、自治区广泛征集了5G应用案例,全国30个省(市)、自治区推送了432个精品项目,组委会根据项目的科技创新性、国际国内领先性、经济效益及社会效益等标准,推选出2022年度5G十大应用案例,旨在打造典型垂直行业规模性示范应用和标杆项目,推广5G与行业深度融合、创新共赢的应用案例。
2022年度5G十大应用案例发布
2022年度5G十大应用案例:
【千兆虚拟专网助力江南造船5G全连接工厂应用落地】
《千兆虚拟专网助力江南造船5G全连接工厂应用落地》主要展示江南造船(集团)有限责任公司5G全连接工厂各项已落地应用及未来行业价值。
上海联通自2019年起携手江南造船沉淀三年,苦修内功,洞察制造链,整合产业链,共同致力于推进5G专网+协同制造的智能化转型,利用云大物智安结合船舶生产工艺,打造5G智慧应用,推动船厂数字化转型,提高生产效率及生产管理水平。三年来通过已挂牌“国家科技创新基地先进移动通信应用创新中心”的5G智能制造创新实验室,持续孵化十大标杆应用,打造了1+1+N的智慧船厂新生态,赋能船舶高端制造,助推国家船舶工业转型升级。
【福建宁德时代5G+智慧工厂】
宁德时代5G智慧工厂项目建设了一张横跨福建、江苏、四川、广东、上海、青海6省超500万平方米面积的全国最大企业5G专网,创新使用了“2.6G+4.9G双频组网”、“5G UPF+风筝方案”、“全国5G专网管理平台”等技术,通过5G网络与高速运动视频流AI检测、智能维护预测系统、智能物流调度系统等应用的结合不仅推动了宁德时代实现绿色低碳的“智变”,也为其迈向“全连接”+“极限制造”智慧工厂的目标打下坚实基础。
【全国首个5G-DMN(地下移动通信网络)商用落地项目】
晋能控股集团三元煤业全国首个5G-DMN智慧矿山项目,由中国移动矿山军团和华为煤矿军团联手打造,以智能化矿山建设及一体化智能管控为目标,打造了1+1+1+N“智矿通”产品体系,体现全国5G智慧矿山领先水平。
项目开放移动公网资源,采用全新5G(DMN)网络架构,以更经济、更安全、更绿色的建设模式,真正实现基于5G网络VoNR的"新通话",丰富煤矿调度和应急处置能力。项目创新性研发智矿通APP,结合矿鸿操作系统、人工智能、大数据等技术,实现煤矿各类智能终端、生产装备、传感器等数据统一接入,形成全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能系统,实现从生产作业、安全监管、经营管理三方面智能化运行。
项目的成功落地又一次掀起5G智慧矿山建设热潮,推动现代化新技术与煤炭行业深度融合,进一步助力煤矿数智化转型,将提质增效、安全生产、低碳绿色的目标贯彻到底。
【“大国粮仓”龙江5G数字农场(北大荒)】
中国联通“大国粮仓”5G数字农场项目,基于中国联通5G网络,应用于北大荒农场,打造世界先进的5G数字农场,打通“人、地、机、物、环”生产作业全要素,贯穿“耕种管收”全环节,以生产经营管理为核心,搭建“1+1+N”架构,即1张5G核心网,完成农业生产“感联智控”;1个农业智脑,整合物联、数据、业务、AI、GIS等中台,进行统一的平台支撑和智能服务;聚焦“黑土地保护+无人化作业”形成“N”项5G智慧农业应用,激活农业发展要素资源,提高生产效率,降低生产成本,实现黑土地防治管护、无人农机智能作业等全方位创新场景,实现水、肥、药施用量节约20%以上,每亩增产5-10%。通过5G赋能万亩良田,设施、装备、机械数字化、智能化改造,实现全产业链智慧农业。
【5G助力天津港打造智慧、绿色的世界一流港口】
天津联通携手天津港匠心打造5G智慧港口,采用“边生产、边改造”的建设方式,相继攻克世界性智慧港口建设诸多难题,落地了5G智能无人集卡、5G岸桥远程控制、5G智能理货、5G智能加解锁站、四大5G创新应用场景,成为全球首个获批建设的港口自动驾驶示范区、实现全球首个无人集卡场景下陆侧“一键着箱”、实现国内首家集装箱智能理货系统内外理一体化运行、建成全球首台集装箱地面智能解锁站、建成全球首个集装箱设备任务集成管理系统ETMS。
【广东南方电网5G智能电网】
中国移动广东公司携手南方电网,依托于国家新基建重点项目“面向智能电网的5G新技术规模化应用”,共同在广州南沙和深圳龙岗建立了5G+数字电网示范区,从电力5G虚拟专网顶层设计、关键技术研发、技术验证、行标企标、安全论证、业务落地等方面推动5G与数字电网融合发展,提出5G高精度授时、虚拟专网端到端资源保障、5G局域网透明传送、1%PRB资源预留、5G切片资源自管理等技术,全面孵化验证54个业务场景,涵盖电力发、输、变、配、用、综合各个环节,并形成规模化应用重点场景24个,已完成5G终端上线6000多个,形成规模化示范效应。
【5G赋能先行示范智能城市治理标杆】
中国电信携手深圳南山区开展5G赋能深圳先行示范智能城市标杆项目,利用5G+BIM/CIM融合大数据、AI云等前沿技术,赋能城市规划、建设、治理等方面。5G专网﹢5G终端高效协同,让政务管理在城市末梢如臂使指。“5G灯杆﹢AI摄像头﹢智慧平台”的高效监管让电动自行车的交通违章同比减少56%,有效解决电动自行车违章等城市治理顽疾。5G云广播、5G智能机器人指引服务、5G无人车巡防﹢智能送水/抗疫物资、5G消息推送服务信息等,不断为生活添彩,开启了智慧城市的数字跃升之门。
【5G车路协同系统关键技术及产业应用】
中国移动通信集团江苏有限公司紧密依托中国移动通信集团研发资源,联合东南大学、华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司等公司,共同开展基于5G蜂窝网络的车路协同(Cellular vehicleto-everything,C-V2X)系统关键技术研究及产业化应用。立足于信息通信、汽车、交通等跨行业的跨领域协同,聚焦5G-V2X通信技术与标准突破、端到端产品自主研制、测试评估体系、示范应用落地和产业化方面开展关键技术攻关与实践,有效推动了我国车路协同技术与产业的发展。已经累计在江苏和全国多地建设30余个应用示范,在无锡主导建成全球首个城市级规模应用,被江苏省政府和工业和信息化部授予首个国家级车联网先导区;在南京、苏州建成行业领先的测试基地,支撑了自动驾驶道路测试政策发布及测试牌照的发放,已为50余家企业提供了测试评估服务,道路测试总里程超过500余万公里,有效促进了产业链的发展和成熟。
【5G架构下超便携混合现实颅脑手术导航系统建设】
本项目以复旦大学附属华山医院为中心,由上海电信5G赋能,协同构建5G医疗示范网,以神经外科疾病的治疗为导向,面向神经外科疾病建立AR可视化手术导航平台。采用5G、人工智能算法、边缘计算,全面分析进展性颅内出血风险因素和相关系数,创新变革传统开颅手术方案制定手段,精准实施手术,确保救治到位。
项目在5G+远程治疗领域提供良好的借鉴,培育可复制、可推广的5G智慧医疗健康新业态,旨在全面提升全国神经外科疾病的救治水平,探索我国神经外科疾病救治新模式。
【交通银行5G全域智能金融云专网】
交通银行5G全域智能金融云专网项目,由交通银行联合上海电信、华为公司在金融行业首次做出全国范围的5G+金融的探索与创新,利用电信5G切片、后路由、SD-WAN、AI大数据、云计算和区块链等新型技术,助力交通银行加快推进数字化转型、建设安全泛在的新型金融基础设施,充分激发普惠金融、产业金融等业务经营潜能,形成多元融通的金融服务智慧再造。
此次在交通银行的一系列应用场景落地不仅满足了金融行业的痛点需求,也将5G在金融行业的使用从预热阶段推进至行业适配阶段,为后续规模推广提供了实践依据。团队也投入制定《5G金融云专网技术及应用白皮书》,真正挖掘金融行业5G网络价值,树立金融行业5G技术创新标杆。
来源:龙头新闻
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