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新型3D打印超晶体面板可助6G信号覆盖室内每个角落

这种智能面板可安装在墙壁、天花板或家具上,轻松将信号反射到角落、信号盲区,并直达特定设备。下一代移动互联网速度将极快,但

这种智能面板可安装在墙壁、天花板或家具上,轻松将信号反射到角落、信号盲区,并直达特定设备。

下一代移动互联网速度将极快,但它有一个重大的物理弱点——一堵混凝土墙或一群经过的人就能让信号戛然而止。

如今,一种新型“超晶体面板”被设计出来,旨在解决6G网络中的这一主要难题。

这款由芬兰阿尔托大学研究人员开发的平价3D打印设备,能够被动地将无线电波引导绕过墙壁和转角等物理障碍。

有趣的是,这些智能面板可以安装在墙壁、天花板或家具上,轻松地将信号反射到角落、盲区,并直接射向特定设备。

6G信号阻挡问题

科技行业正全力冲刺超高速6G网络。未来的6G网络很可能借助太赫兹波(也称为亚毫米波辐射或远红外光),实现前所未有的太比特/秒数据传输速度。

然而,承载海量数据所需的高频信道非常脆弱。

与早期网络宽广的波形相比,6G信号难以绕过障碍物。通常,解决信号盲区意味着要购置更多电子设备。

运营商需要安装耗电路由器、复杂的中继器和昂贵的基站,才能将信号推送到地下室、工厂或长走廊等难以到达的地方。

但阿尔托大学的团队认为,他们仅靠一种低技术含量的方案就能解决这个问题。超晶体面板是3D打印的塑料块,无需电力即可反射、弯曲和塑形无线电波。

博士研究员马赫迪·阿斯加里解释说:“当一个房间太暗时,你可以增加更多灯具——或者用简单的镜子来引导已有的光线。这就是这些超晶体的作用,只不过它们引导的是无线电波。”

这些面板不依赖电线或微芯片,而是通过几何结构来发挥作用。它们是借助先进计算机优化设计的体积式结构。

通过精确计算内部塑料形状与电磁场相互作用的方式,研究人员可以同时控制多路信号。

这项技术的早期尝试使用扁平的、单层超表面。然而,二维平面缺乏同时操控多个角度的物理自由度。如果信号从错误的角度射入,超表面就会失效。

阿斯加里补充说:“与以往提出的单层智能表面不同,这些体积式超晶体可以设计为独立控制多个入射信号或频段——这是实现现实通信的一个关键要求。”

低成本解决方案

与依赖昂贵且需高维护的控制电路的传统智能表面相比,这些3D打印的超晶体面板提供了一种经济实惠、低维护的替代方案。

采用每片成本仅几十欧元的廉价耗材,这些面板可以按特定环境定制制造,而非采用一刀切的模式。

对于工业空间而言,这可能是一个巨大的优势。在广阔的仓库或复杂工厂车间内布置6G网络,通常需要大量的基础设施。更糟的是,这些网络持续耗电并要求日常维护。

研究人员指出,这使得它们在布局静态或缓慢变化的工业环境中极具吸引力,例如工厂、仓库、长走廊以及室内5G/6G网络。在这些场景下,被动式、定制设计的结构可以安静地传递信号,无需持续维护或有源供电。

研究团队目前正在寻找产业合作伙伴,以将这项技术商业化。

虽然目前的原型是静态的,但下一步是使其具有可调性。团队已经在研究如何制造可调谐、可重构的面板,使其能够随着环境变化而调整,同时保持制造过程简单且成本低廉。

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