Исследователи из Университета Аалто представили 3D-печатную метакристаллическую панель, предназначенную для помощи радиоволнам в обходе препятствий и попадании в зоны с плохим сигналом. Это устройство работает без электроники и активного питания, что позволяет устанавливать его на стены или потолки.
Такие панели могут оказаться особенно актуальными для сетей 6G, которые будут использовать миллиметровые и потенциально субтерагерцевые диапазоны. Хотя эти частоты обеспечивают высокую скорость передачи данных, они плохо проходят через преграды и легко блокируются людьми и стенами. Поэтому для успешной работы таких сетей необходимо не только развивать новые передатчики, но и находить способы управления распространением радиоволн в помещениях.
С увеличением частоты сигнал становится похожим на капризный световой луч. Одним из решений является установка большего количества базовых станций, однако это требует значительных финансовых затрат. Исследователи предлагают альтернативный подход — изменение траектории уже существующих радиоволн с помощью метакристаллических панелей. Как отметил докторант Махди Асгари, «если в комнате темно, можно включить лампы или использовать зеркала; метакристаллы выполняют аналогичную функцию для радиоволн».
Панели способны направлять сигналы вокруг углов и в затененные зоны, при этом они не функционируют как роутеры или усилители. Устройства не принимают и не обрабатывают сигнал активно, а лишь изменяют его направление благодаря своей внутренней структуре. Конкретно в этом случае команда разработала диэлектрический метакристалл с воздушными зазорами, геометрия которого была рассчитана с использованием метода обратной топологической оптимизации для достижения заданного поведения радиоволн.
Такая конструкция может быть адаптирована к различным сценариям, включая разные углы падения и поляризацию волн. При этом панели остаются доступными и простыми в использовании. Стоимость материалов для одной панели составляет несколько десятков евро, и каждое устройство может быть настроено под конкретные условия. Асгари добавляет, что «для промышленности интерес представляют статичные или медленно меняющиеся среды, такие как заводы и склады, где пассивные панели могут быть более экономичными по сравнению с активными системами, требующими постоянного обслуживания».
Однако у этих панелей есть и ограничения: они не генерируют энергию, и каждый перенаправленный сигнал теряет мощность. В будущем исследователи планируют перейти к более простым реконфигурируемым версиям панелей, которые смогут адаптироваться к изменениям в беспроводной среде, и начали искать промышленных партнеров для коммерциализации своей разработки.
