英国科学家研制出超薄二维表面材料，有望增强6G卫星通信能力
时间：2024-09-18 14:50 来源：IT之家 作者：admin 阅读：次
IT之家 9 月 18 日消息，超材料具有同类天然材料不具备的特性。英国格拉斯哥大学研究人员现开发出了一种新型、廉价、易于制造的超薄二维（2D）超表面材料，能对卫星最常用的电磁波进行操纵和转换，有望提升 6G 卫星在通信、高速数据传输和遥感方面的能力。相关论文已发表于新一期《通信工程》（IT之家附 DOI:10.1038/s44172-024-00266-5）。
▲ 图源：格拉斯哥大学
该团队通过这种突破性的 2D 超表面材料将“线偏振”的电磁波转换为“圆偏振”，从而提高卫星和地面站之间通信的质量，提供更高的可靠性和性能，最大限度地减少由于偏振失配和多径干扰而导致的信号降级。
IT之家注：电磁波的电场与磁场彼此相互垂直，电磁波的偏振方向一般指的是电场的偏振方向。在自由空间中，电磁波以横波方式传播，即电场与磁场又都垂直于电磁波的传播方向。理论而言，只要垂直于传播方向的方向，振荡的电场可以呈任意方向。假若电场的振荡只朝着单独一个方向，则称此为“线偏振”或“平面偏振”；假若电场的振荡方向是以电磁波的波频率进行旋转动作，并且电场矢量的矢端随着时间流意勾绘出圆形，则称此为“圆偏振”。
“圆偏振”对大气影响（如雨衰和电离层干扰）具有很高的抵抗力，能够实现稳定的通讯连接，所以在移动应用中意义重大，因为它消除了对精确天线对准的需求。此外，这种材料还能通过不同圆偏振使得信道容量翻倍，从而简化了小型卫星的天线设计，同时改善了卫星跟踪并为具有挑战性的环境提供可靠的通信链路，使其成为现代卫星系统的理想选择。
据介绍，这种超表明材料由几何图案化的铜制成，仅 0.64mm 厚，可铺设在通常用于高频通信的商用电路板上。在实验室测试过程中，研究人员还发现，即使无线电信号以 45° 角掠过表面，该表面也能保持高性能 —— 这是太空应用的一个关键考量因素，因为卫星和表面之间的完美对准时机转瞬即逝。
格拉斯哥大学詹姆斯・瓦特（即改良蒸汽机那位）工程学院教授 Qammer H. Abbasi（该论文的主要作者和通讯作者）表示：
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