超薄材料有望增強6G衛星通信能力

2024年9月18日科技日報報道，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，英國科學家研制出一款超薄二維（2D）表面，能對衛星最常用的電磁波進行操縱和轉換。這一成果有望提升6G衛星在通信、高速數據傳輸和遙感方面的能力。相關論文發表于新一期《通信工程》雜志。

傳統的通信天線主要發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，發射天線和接收天線之間的微小錯位便可能導致信號質量下降，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，導致信號失真。

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

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波段范圍內工作，這些波段電磁波的頻率介于12吉赫茲至40吉赫茲，通常應用于衛星通信和遙感等領域。

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，它能利用傳統印刷的電路板制造技術批量生產，制造方式簡單經濟，未來可作為衛星機載設備廣泛采用。

研究人員表示，這款2D超材料表面可幫助衛星為手機帶來更好信號，為數據傳輸提供更穩定的連接。此外，它還能增強衛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。

（2024年9月18日 劉霞 科技日報）