超薄材料有望增强6G卫星通信能力

近日,记者从英国格拉斯哥大学网站获悉,该校科学家成功研制出一款超薄二维(2D)超材料表面,该创新成果利用超材料的独特属性,在卫星最常使用的频段内实现了无线电波的精准操控与高效转换。这一突破性技术有望显著提升6G卫星在通信、高速数据传输及遥感探测方面的能力,相关研究成果已在新一期《通信工程》杂志上发表。

目前的通信天线被设计为发射和接收垂直或水平定向的电磁波——这一特性被称为线性极化。发射和接收天线之间的不对齐会导致信号退化,降低其效率。此外,它们还容易受到雨衰和电离层干扰等大气效应的影响,这些效应会扭曲信号。

此次,英国格拉斯哥大学研制出的2D超材料表面能够将线性极化的电磁波转换为圆极化,有望提高卫星与地面站之间的通信质量。圆极化卫星通信提供了更高的可靠性和性能,最大限度减少了由极化失配和多径干扰引起的信号退化。

超材料表面厚度仅为0.64毫米,由几何图案的铜微单元组成,这些微单元铺设在高频通信中常用的商用电路板上。

论文的主要作者Qammer H. Abbasi教授表示,尽管超材料在小型设备电磁波操控方面已展现出巨大潜力,但以往的研究多局限于频谱的窄带应用,限制了其广泛推广。而此次研发的2D超材料表面则突破了这一限制,在Ku、K和Ka频段(覆盖12GHz至40GHz)的宽频率范围内均表现出色,这些频段正是卫星应用和遥感技术的核心频段。

Abbasi教授进一步强调:“这款二维超材料表面能够执行复杂的线性到圆极化转换任务,使天线在恶劣环境下也能实现高效通信。它不仅能为手机用户提供更优质的信号和更稳定的数据传输服务,还能增强卫星扫描地球表面的能力,助力我们更深入地理解气候变化、监测自然灾害以及追踪野生动物迁徙等。”

(编辑:索朗次仁)