透射超表面技术和5G之间有什么关系

从字面上看，5G 面临着一些巨大的障碍。京瓷的新型透射超表面技术可能会将 5G（和 6G）的范围扩展到障碍物之外。

5G技术带来了一系列基础设施和设计挑战。由于比前几代更高的频段，5G 可能会在范围内遇到困难，尤其是当路上有障碍物时。

本周，日本公司京瓷宣布了一种新的透射超表面技术，该技术有可能提高 5G 技术的可传输性和覆盖范围。

透明透射超表面的原型。图片由京瓷提供

在本文中，我们将讨论 5G 的范围挑战、超表面技术以及京瓷新开发的潜力。

5G传输的问题

与前几代无线技术相比，5G 在覆盖范围和传输能力方面存在独特的困难。这主要是由于 5G 在比前几代更高的频段运行。

正如基本路径损耗方程所定义的那样，波频率越高，信号的路径损耗（即衰减）就越大。在相同传输功率的情况下，5G 无线电波本质上将比低频无线电波传播更短的距离。

路径损耗方程显示了路径损耗和信号频率之间的直接比例关系。图片由CAS DataLoggers提供

此外，更高的频段导致 5G 信号呈现出高度“直线”的传播特性——即直线传播。这带来了一个重大问题，因为在直线传输路径中几乎总是存在诸如建筑物或树木之类的障碍物。这些障碍物进一步衰减传播信号。

因此，5G 经历了更大的固有路径损耗，并且由于其直线特性，更有可能遇到与障碍相关的损耗。

超表面如何扩展 5G 范围

用于改善 5G 信号传输的一种技术是超表面。

超表面是一种光学技术，由平面顶部的亚波长间隔光学散射体的人工设计阵列组成。这些阵列可以传输或反射入射光以聚焦和控制它，以及其他形式的波操纵。使用纳米制造技术，今天的超表面可以与毫米波、微波和可见光一起工作。

超材料可用于选择性地控制波。图片由 RIKEN 和 Nanowerk 提供

在 5G 的背景下，反射超表面已被用作操纵和控制无线电波传输路径的一种方式。这个想法是，反射超表面可以帮助引导入射的 5G 波避开障碍物，降低整体衰减并扩大范围。

然而，反射超表面面临的一个挑战是，它们在引导 5G 波时提供的分辨率一直非常有限。通常，反射超表面无法以足够小的角度控制光线，以在波的反射方向上实现高水平的方向性。

京瓷的透射超表面

本周，京瓷宣布已开发出一种可改善反射超表面的新技术。

这项新技术是一种透射超表面，它接收入射光并通过将光（而不是反射）传输到所需方向来控制它。京瓷声称其透射超表面可以以比以前更小的角度重定向入射波，从而可以更好地控制重定向波。

京瓷声称其新技术是对反射超表面的改进。图片由京瓷提供

据京瓷称，这项新技术提供了专有的灵活尺寸开发，其中超表面的透射面积与超表面本身的尺寸成正比。通过这种方式，京瓷可以开发出任何尺寸的透射超表面，使其能够满足比其他解决方案更多的应用和环境。

扩大 5G 和 6G 覆盖范围

虽然似乎没有学术或同行评审的论文可以支持和详细描述该技术，但京瓷声称的影响可能是重大的。一种引导信号和避开障碍物的新方法可能会改善 5G 范围及以上范围内的信号范围。