Учёные создали дешёвые панели, которые направляют сигнал 5G и 6G в обход препятствий

Учёные разработали недорогие пассивные панели, которые перенаправляют радиосигнал в обход стен и других препятствий без источников питания и дополнительной электроники. Технологию представили исследователи Университета Аалто совместно с коллегами из других научных центров.

Разработка представляет собой трёхмерные метакристаллы, напечатанные на 3D-принтере. Их особая геометрия позволяет изменять направление распространения радиоволн без усилителей, ретрансляторов и активных электронных компонентов. Панели можно устанавливать на стены, потолки и другие поверхности, чтобы направлять сигнал в зоны, куда он обычно не проходит.

Проблема особенно актуальна для будущих сетей 6G. Они будут использовать более высокие диапазоны частот, включая миллиметровые волны и субтерагерцевый спектр. Такие сигналы обеспечивают значительно большую пропускную способность, однако намного сильнее ослабляются стенами, мебелью и даже людьми. Аналогичная проблема уже встречается в некоторых сетях 5G, а с переходом на 6G она станет ещё заметнее.

Вместо установки дополнительных базовых станций исследователи предложили более простое решение. Панели не создают новый сигнал и не усиливают существующий, а лишь изменяют траекторию уже распространяющихся радиоволн, направляя их к пользователям.

Конструкция изготовлена из диэлектрического материала с воздушными полостями. Поведение радиоволн определяется не составом материала, а внутренней геометрией панели. Для проектирования использовался метод обратной топологической оптимизации: инженеры задавали требуемый результат, после чего алгоритмы автоматически рассчитывали оптимальную структуру.

Испытания показали, что такие панели способны одновременно работать с несколькими сигналами, различными углами падения и поляризациями. Они поддерживают отражение, прохождение и поглощение радиоволн, что делает технологию более универсальной по сравнению с большинством существующих пассивных метаповерхностей.