超薄材料有望增强6G卫星通信能力
发布时间: 2024-09-18 10:03:58
科技日报讯（记者刘霞）超材料具有同类天然材料不具备的特性。在一项最新研究中，英国科学家研制出一款超薄二维（2D）表面，能对卫星最常用的电磁波进行操纵和转换。这一成果有望提升6G卫星在通信、高速数据传输和遥感方面的能力。相关论文发表于新一期《通信工程》杂志。
传统的通信天线主要发射和接收垂直或水平方向的电磁波，但这种方法存在诸多弊端。例如，发射天线和接收天线之间的微小错位便可能导致信号质量下降，使传输效率降低；信号传输还容易受到降雨和电离层干扰等影响，导致信号失真。
此次，英国格拉斯哥大学研制出2D超材料表面，能将线偏振电磁波巧妙地转换为圆偏振电磁波，使天线在不利条件下也能更有效地相互通信，从而显著提升卫星和地面站之间的通信质量，增强卫星通信的可靠性，同时最大程度地减少信号失真和衰减问题。
超材料表面厚度仅为0.64毫米，由呈几何形状排列的微型铜制成，置于高频通信中常用的商用电路板上。它能在Ku、K和Ka波段范围内工作，这些波段电磁波的频率介于12吉赫兹至40吉赫兹之间，通常应用于卫星通信和遥感等领域。
超材料表面还能通过右旋和左旋圆极化，使信道容量翻倍。更重要的是，它能利用传统印刷的电路板制造技术批量生产，制造方式简单经济，未来可作为卫星机载设备广泛采用。
研究人员表示，这款2D超材料表面可帮助卫星为手机带来更好信号，为数据传输提供更稳定的连接。此外，它还能增强卫星扫描地球表面的能力，从而提高对气候变化的理解，更好地跟踪研究野生动物迁徙。
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