Метакристаллические панели помогут радиоволнам огибать препятствия

Ученые из Университета Аалто создали недорогую 3D-печатную метакристаллическую панель, которая помогает радиоволнам огибать препятствия и попадать в мертвые зоны. Она работает пассивно — без электроники, питания и активной настройки — и может крепиться на стены или потолки.

Такие решения могут быть особенно полезны для перспективных сетей 6G, где будут шире использоваться миллиметровые и потенциально субтерагерцевые диапазоны. Они обеспечивают высокую пропускную способность, но хуже проходят через препятствия и могут легко блокироваться людьми, стенами и другими объектами. Поэтому для таких сетей важны не только новые передатчики, но и способы управлять распространением радиоволн внутри помещений.

Чем выше частота, тем больше сигнал становится похож на капризный луч света. Одно из решений — больше базовых станций, но это дорого. Подход исследователей — изменение траектории уже существующих при помощи панелей. «Если в комнате темно, можно включить лампы или использовать зеркала, — говорит докторант Махди Асгари. — Метакристаллы делают то же самое с радиоволнами».

Панели направляют сигналы за углы и в затененные зоны, но делают это не как роутеры или усилители. Они не принимают, не обрабатывают и не переизлучают сигнал активным образом, а лишь меняют его распространение за счет своей внутренней структуры. В данном случае команда создала диэлектрический метакристалл с воздушными зазорами: его геометрию рассчитали методом обратной топологической оптимизации, то есть под заранее заданное поведение радиоволн.

Такая структура может быть настроена под разные сценарии: несколько входящих волн, разные углы падения, поляризации и диапазоны частот. При этом панели остаются дешевыми и простыми в эксплуатации. Стоимость расходных материалов оценивается в несколько десятков евро за штуку, а каждую панель можно адаптировать под конкретные условия. «Для промышленности привлекательны статичные или медленно меняющиеся среды: заводы, склады, коридоры, — говорит Асгари. — Там пассивная панель дешевле и проще активной поверхности, требующей постоянного обслуживания».

Но есть и ограничения: панель не генерирует энергию, а каждый перенаправленный сигнал теряет мощность. Исследователи планируют перейти от статичных панелей к более простым реконфигурируемым версиям, которые смогут адаптироваться к изменениям беспроводной среды, и начали поиск промышленных партнеров для коммерциализации технологии.Источник &#8212 Aalto University