15 июня, по сообщениям, исследовательская группа по связи из Центра исследований и разработок Первой академии Китайской аэрокосмической научно-технической корпорации совместно с Шанхайской аэрокосмической электронной компанией достигла этапного ключевого прорыва в области ключевых технологий нового типа электромагнитного управления, успешно завершив разработку функционального образца ключевой технологии электромагнитного управления на основе метаповерхности. Данное достижение ориентировано на такие направления, как связь 6G, межспутниковая связь на низкой околоземной орбите, коммерческая спутниковая связь, миллиметровые волновые базовые станции, ретрансляционная связь и интеллектуальное зондирование, что знаменует собой завершение ключевой верификации между ключевыми устройствами электромагнитного управления на основе метаповерхности и их инженерным применением в Китае.
Суть технологии электромагнитного управления на основе метаповерхности заключается в регулировке таких характеристик электромагнитных волн, как направление распространения, фаза, амплитуда и поляризация, с помощью искусственно спроектированных двумерных микроструктурных элементов. Традиционное покрытие связи зависит от большого количества оконечного оборудования, антенных решеток и сложного аппаратного нагромождения, что приводит к высокому объему системы, затратам на развертывание и сложности обслуживания. Технология метаповерхности пытается изменить среду пространственного распространения с помощью более легких и управляемых электромагнитных регулирующих элементов, позволяя сигналам связи направленно усиливаться, отражаться, фокусироваться или устранять слепые зоны по мере необходимости. Для систем миллиметровых волн, межспутниковой связи на низкой орбите и высокочастотной связи такие возможности могут смягчить проблемы, связанные с короткой дальностью покрытия высокочастотных сигналов, слабой способностью к огибанию и большим количеством слепых зон.
Научно-техническая ценность данной разработки функционального образца в первую очередь проявляется в одновременном повышении производительности и снижении затрат. Согласно открытой информации, при одинаковом эффекте покрытия связи новая технология может значительно сократить количество развертываемого оконечного оборудования связи, повысить производительность покрытия зоны связи более чем на 40%, а затраты на оборудование в одном сценарии могут быть снижены на 500 000 юаней. Это означает, что электромагнитное управление на основе метаповерхности — это не просто проверка материалов или структур в лаборатории, а уже начало оценки возможностей покрытия, затрат на оборудование и выгоды от инженерного развертывания для конкретных сценариев связи. Для операторов связи, спутниковых интернет-сетей и специализированных сетей связи производительность покрытия и стоимость оборудования часто взаимосвязаны, и данная проверка образца предоставила новый технологический путь.
Что еще более важно, исследовательская группа, благодаря инновациям в базовых технологиях, заменила традиционную сложную архитектуру аппаратного нагромождения более простой технологической системой, снизив стоимость массового производства высококлассных терминалов спутниковой связи и миллиметровых волн с десятков тысяч юаней до тысяч юаней. Высококлассные терминалы связи долгое время страдали от сложности компонентов, высокой сложности системной интеграции и высокой стоимости мелкосерийного производства, что затрудняло их быстрый выход на более крупные коммерческие рынки. Если технология электромагнитного управления на основе метаповерхности сможет в дальнейшем успешно пройти проверку на адаптацию к окружающей среде, надежность, серийное производство и типовую сертификацию, это поможет снизить порог внедрения терминалов спутниковой связи, оборудования миллиметровых волн и ретрансляционных систем, позволяя соответствующему оборудованию легче проникать в такие сценарии, как транспорт, энергетика, чрезвычайные ситуации, океан, низковысотная экономика и связь в удаленных районах.
С точки зрения 6G и межспутниковой связи на низкой орбите, технология электромагнитного управления на основе метаповерхности относится к базовым возможностям, ориентированным на будущие сетевые архитектуры. Будущие сети связи будут полагаться не только на наземные базовые станции, но и интегрировать спутники, низковысотные платформы, наземные ретрансляторы, интеллектуальные терминалы и граничные узлы. Высокочастотная связь предъявляет более высокие требования к управлению лучом, компенсации покрытия, пространственной реконфигурации и недорогим терминалам. Завершение разработки данного функционального образца закладывает основу для последующего перехода от проверки образца к системной интеграции, сценарному тестированию и промышленному применению, а также предоставляет Китаю новую технологическую опору в области ключевых материалов нового поколения для связи, базовых структур и инженерных возможностей электромагнитного управления.
В дальнейшем необходимо уделить внимание непрерывной проверке данной технологии в сложных условиях. После внедрения устройств на основе метаповерхности в реальные системы связи им придется столкнуться с такими проблемами, как температура, влажность, вибрация, электромагнитная совместимость, долгосрочная стабильность, однородность серийного производства и взаимодействие с существующим сетевым оборудованием. Успешная разработка функционального образца является важным этапом на пути к инженерной реализации, но от образца до масштабного развертывания все еще требуется провести больше испытаний и адаптации к применению. Если соответствующие команды смогут сформировать стабильные решения в сценариях коммерческой спутниковой связи, базовых станций 5G/6G миллиметровых волн и ретрансляционной связи, технология электромагнитного управления на основе метаповерхности обеспечит ключевую поддержку для нового поколения китайского коммуникационного оборудования с более низкой стоимостью и более высокой эффективностью покрытия.