超薄二維表面有望增強6G衛(wèi)星通信能力

超材料具有同類天然材料不具備的特性。在一項最新研究中，英國科學(xué)家研制出一款超薄二維（2D）表面，能對衛(wèi)星最常用的電磁波進(jìn)行操縱和轉(zhuǎn)換。這一成果有望提升6G衛(wèi)星在通信、高速數(shù)據(jù)傳輸和遙感方面的能力。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《通信工程》雜志。

傳統(tǒng)的通信天線主要發(fā)射和接收垂直或水平方向的電磁波，但這種方法存在諸多弊端。例如，發(fā)射天線和接收天線之間的微小錯位便可能導(dǎo)致信號質(zhì)量下降，使傳輸效率降低；信號傳輸還容易受到降雨和電離層干擾等影響，導(dǎo)致信號失真。

此次，英國格拉斯哥大學(xué)研制出2D超材料表面，能將線偏振電磁波巧妙地轉(zhuǎn)換為圓偏振電磁波，使天線在不利條件下也能更有效地相互通信，從而顯著提升衛(wèi)星和地面站之間的通信質(zhì)量，增強衛(wèi)星通信的可靠性和性能，同時最大程度地減少信號失真和衰減問題。

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2D超薄超材料示意圖。

超材料表面厚度僅為0.64毫米，由呈幾何形狀排列的微型銅制成，置于高頻通信中常用的商用電路板上。它能在Ku、K和Ka波段范圍內(nèi)工作，這些波段電磁波的頻率介于12吉赫茲至40吉赫茲之間，通常應(yīng)用于衛(wèi)星通信和遙感等領(lǐng)域。

超材料表面還能通過右旋和左旋圓極化，使信道容量翻倍。更重要的是，它能利用傳統(tǒng)印刷的電路板制造技術(shù)批量生產(chǎn)，制造方式簡單經(jīng)濟(jì)，未來可作為衛(wèi)星機載設(shè)備廣泛采用。

研究人員表示，這款2D超材料表面可幫助衛(wèi)星為手機帶來更好信號，為數(shù)據(jù)傳輸提供更穩(wěn)定的連接。此外，它還能增強衛(wèi)星掃描地球表面的能力，從而提高對氣候變化的理解，更好地跟蹤研究野生動物遷徙。