Grant: Collaborative Science, Technology and Innovation Program – Ideation Fund

This project addresses the development of next generation 5G wireless networks. The quest for additional spectrum at millimetre-wave frequencies poses fundamental challenges in radio-frequency communications including the need for more bandwidth, high propagation loss as well as inability to adapt to changes in environmental and operational conditions. Additive manufacturing will be used to implement RF lenses and Antennas with Gradient-index (GRIN) operating at X-band. Using vat polymerization 3D printing, this project proposed to evaluate the properties of GRIN lenses with active control using Ferro-magnetic materials. Characterization of the ferro-electric materials at high frequency will lead to a demonstration of this process in robust RF lenses capable of mulitplexing RF signals with low-loss while also capable of adapting via magnetic control. The proposed active control will also be transparent to the RF signal thus resulting in high-quality transmission at millimetre-wave frequencies. The proposed implementation using 3D additive printing will add more design flexibility.

Ce projet s’inscrit dans les efforts de développement des réseaux sans fil 5G de prochaine génération. La quête de fréquences supplémentaires dans le domaine millimétrique pose des défis fondamentaux en communication radio, et nécessite notamment d’élargir la bande passante, de diminuer les fortes pertes en ligne et de remédier à notre incapacité de s’adapter aux fluctuations des conditions environnementales et opérationnelles. La fabrication additive sera utilisée pour mettre en œuvre des lentilles et des antennes RF avec gradient d’indice (GRIN) fonctionnant dans la bande X. S’appuyant sur l’impression 3D par photopolymérisation, ce projet vise à évaluer les propriétés des lentilles à gradient d’indice (GRIN) commandables à l’aide de matériaux ferromagnétiques. La caractérisation des matériaux ferromagnétiques à haute fréquence permettra de faire la démonstration de ce procédé sur des lentilles RF robustes capables de multiplexer plusieurs signaux RF sans pertes importantes et contrôlables via une commande magnétique. Les matériaux utilisés pour le contrôle étant transparents au signal RF, il sera possible d’obtenir une transmission de haute qualité aux fréquences millimétriques. La mise en œuvre proposée, par impression additive 3D, donnera encore plus de flexibilité au niveau de la conception.

In the short term, anticipated outcomes will be strengthened collaborations across industry, academia, and government to support research excellence. In the medium term, anticipated outcomes will be the development of new and potentially disruptive technologies with collaborators.

À court terme, les résultats prévus sont des collaborations renforcées dans l’ensemble de l’industrie, du milieu universitaire et du gouvernement afin d’appuyer l’excellence en recherche. À moyen terme, les résultats prévus sont le développement de technologies potentiellement perturbatrices avec des collaborateurs.

The Ideation Fund is intended to encourage, test and validate transformative research ideas generated by teams of NRC scientific personnel and external collaborators with complementary capabilities, acting as a demonstration phase for a continually-evolving suite of research and development (R&D) deliverables at the NRC. The fund supports exploratory research through two mechanisms: the New Beginnings Initiative and the Small Teams Initiative.

Le Fonds d’idéation vise à encourager, à mettre à l’essai et à valider les idées de recherche transformatrice des équipes scientifiques du CNRC et des collaborateurs externes dotés de capacités complémentaires. Il servira ainsi de plateforme de démonstration d’une série de produits livrables en matière de recherche-développement (R-D) en constante évolution au CNRC. Le Fonds appuie la recherche exploratoire au moyen de deux mécanismes : l’Initiative « Nouveaux débuts » et l’Initiative « Petites équipes ».