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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:
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:

(责任编辑:admin)

weixin
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