從字面上看，5G 面臨著一些巨大的障礙。京瓷的新型透射超表面技術(shù)可能會(huì)將 5G（和 6G）的范圍擴(kuò)展到障礙物之外。

5G技術(shù)帶來了一系列基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。由于比前幾代更高的頻段，5G 可能會(huì)在范圍內(nèi)遇到困難，尤其是當(dāng)路上有障礙物時(shí)。

本周，日本公司京瓷宣布了一種新的透射超表面技術(shù)，該技術(shù)有可能提高 5G 技術(shù)的可傳輸性和覆蓋范圍。

透明透射超表面的原型。圖片由京瓷提供

在本文中，我們將討論 5G 的范圍挑戰(zhàn)、超表面技術(shù)以及京瓷新開發(fā)的潛力。

5G傳輸?shù)膯栴}

與前幾代無線技術(shù)相比，5G 在覆蓋范圍和傳輸能力方面存在獨(dú)特的困難。這主要是由于 5G 在比前幾代更高的頻段運(yùn)行。

正如基本路徑損耗方程所定義的那樣，波頻率越高，信號(hào)的路徑損耗（即衰減）就越大。在相同傳輸功率的情況下，5G 無線電波本質(zhì)上將比低頻無線電波傳播更短的距離。

路徑損耗方程顯示了路徑損耗和信號(hào)頻率之間的直接比例關(guān)系。圖片由CAS DataLoggers提供

此外，更高的頻段導(dǎo)致 5G 信號(hào)呈現(xiàn)出高度“直線”的傳播特性——即直線傳播。這帶來了一個(gè)重大問題，因?yàn)樵谥本€傳輸路徑中幾乎總是存在諸如建筑物或樹木之類的障礙物。這些障礙物進(jìn)一步衰減傳播信號(hào)。

因此，5G 經(jīng)歷了更大的固有路徑損耗，并且由于其直線特性，更有可能遇到與障礙相關(guān)的損耗。

超表面如何擴(kuò)展 5G 范圍

用于改善 5G 信號(hào)傳輸?shù)囊环N技術(shù)是超表面。

超表面是一種光學(xué)技術(shù)，由平面頂部的亞波長(zhǎng)間隔光學(xué)散射體的人工設(shè)計(jì)陣列組成。這些陣列可以傳輸或反射入射光以聚焦和控制它，以及其他形式的波操縱。使用納米制造技術(shù)，今天的超表面可以與毫米波、微波和可見光一起工作。

超材料可用于選擇性地控制波。圖片由 RIKEN 和 Nanowerk 提供

在 5G 的背景下，反射超表面已被用作操縱和控制無線電波傳輸路徑的一種方式。這個(gè)想法是，反射超表面可以幫助引導(dǎo)入射的 5G 波避開障礙物，降低整體衰減并擴(kuò)大范圍。

然而，反射超表面面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是，它們?cè)谝龑?dǎo) 5G 波時(shí)提供的分辨率一直非常有限。通常，反射超表面無法以足夠小的角度控制光線，以在波的反射方向上實(shí)現(xiàn)高水平的方向性。

京瓷的透射超表面

本周，京瓷宣布已開發(fā)出一種可改善反射超表面的新技術(shù)。

這項(xiàng)新技術(shù)是一種透射超表面，它接收入射光并通過將光（而不是反射）傳輸?shù)剿璺较騺砜刂扑?。京瓷聲稱其透射超表面可以以比以前更小的角度重定向入射波，從而可以更好地控制重定向波。

京瓷聲稱其新技術(shù)是對(duì)反射超表面的改進(jìn)。圖片由京瓷提供

據(jù)京瓷稱，這項(xiàng)新技術(shù)提供了專有的靈活尺寸開發(fā)，其中超表面的透射面積與超表面本身的尺寸成正比。通過這種方式，京瓷可以開發(fā)出任何尺寸的透射超表面，使其能夠滿足比其他解決方案更多的應(yīng)用和環(huán)境。

擴(kuò)大 5G 和 6G 覆蓋范圍

雖然似乎沒有學(xué)術(shù)或同行評(píng)審的論文可以支持和詳細(xì)描述該技術(shù)，但京瓷聲稱的影響可能是重大的。一種引導(dǎo)信號(hào)和避開障礙物的新方法可能會(huì)改善 5G 范圍及以上范圍內(nèi)的信號(hào)范圍。