15. Juni – Das Kommunikationsforschungsteam des Entwicklungszentrums der Ersten Akademie der China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) hat gemeinsam mit der Shanghai Aerospace Electronics Co., Ltd. einen entscheidenden Durchbruch im Bereich der neuartigen elektromagnetischen Steuerungstechnologie erzielt. Die funktionale Musterprobe für die Kernkompetenz der elektromagnetischen Steuerung mittels Metamaterial-Oberflächen wurde erfolgreich entwickelt. Dieses Ergebnis richtet sich an Anwendungen wie die 6G-Kommunikation, die Satellitenvernetzung in niedrigen Erdumlaufbahnen, die kommerzielle Satellitenkommunikation, Millimeterwellen-Basisstationen, Kommunikationsrelais und intelligente Detektion. Es markiert eine entscheidende Validierung zwischen den Kernkomponenten der elektromagnetischen Steuerung mittels Metamaterial-Oberflächen und deren ingenieurtechnischer Anwendung in China.
Der Kern der Technologie zur elektromagnetischen Steuerung mittels Metamaterial-Oberflächen liegt in der Regulierung der Ausbreitungsrichtung, Phase, Amplitude und Polarisation elektromagnetischer Wellen durch künstlich gestaltete zweidimensionale Mikrostruktureinheiten. Die herkömmliche Kommunikationsabdeckung ist auf eine Vielzahl von Frontend-Geräten, Antennenarrays und komplexe Hardware-Stapel angewiesen, was zu einem hohen Systemvolumen, hohen Bereitstellungskosten und einem hohen Wartungsaufwand führt. Die Metamaterial-Oberflächentechnologie versucht, mit leichteren und besser steuerbaren elektromagnetischen Regeleinheiten die räumliche Ausbreitungsumgebung zu verändern, sodass Kommunikationssignale bedarfsgerecht gerichtet verstärkt, reflektiert, fokussiert oder in Abdeckungslücken gelenkt werden können. Für Millimeterwellen-, Satellitenvernetzungs- und Hochfrequenz-Kommunikationssysteme in niedrigen Erdumlaufbahnen kann diese Fähigkeit Probleme wie die geringe Reichweite, die schwache Beugungsfähigkeit und die vielen Funklöcher von Hochfrequenzsignalen mildern.
Der wissenschaftliche und technologische Wert dieser Entwicklung der funktionalen Musterprobe zeigt sich insbesondere darin, dass Leistungssteigerung und Kostensenkung gleichzeitig erreicht werden. Öffentlich zugängliche Informationen zeigen, dass die neue Technologie bei gleicher Kommunikationsabdeckung die Anzahl der benötigten Frontend-Kommunikationsgeräte erheblich reduzieren kann. Die Abdeckungsleistung des Kommunikationsbereichs wird um über 40 % verbessert, und die Gerätekosten für ein einzelnes Szenario können um 500.000 RMB gesenkt werden. Dies bedeutet, dass die elektromagnetische Steuerung mittels Metamaterial-Oberflächen nicht nur eine Material- oder Strukturvalidierung im Labor ist, sondern bereits damit begonnen hat, die Abdeckungsfähigkeit, den Geräteeinsatz und den technischen Nutzen für spezifische Kommunikationsszenarien zu bewerten. Für Kommunikationsbetreiber, Satelliteninternet und spezielle Kommunikationsnetze stehen Abdeckungsleistung und Gerätekosten oft in einem Spannungsverhältnis. Diese Musterprobenvalidierung bietet einen neuen technologischen Weg.
Noch wichtiger ist, dass das Entwicklungsteam durch grundlegende technologische Innovationen die traditionelle komplexe Hardware-Stapelarchitektur durch ein schlankeres technisches System ersetzt hat. Dadurch konnten die Massenproduktionskosten für hochwertige Satellitenkommunikations- und Millimeterwellen-Kommunikationsendgeräte von Zehntausenden auf Tausende von RMB gesenkt werden. Hochwertige Kommunikationsendgeräte waren lange Zeit durch komplexe Komponenten, hohe Systemintegrationsschwierigkeiten und hohe Kleinserienfertigungskosten eingeschränkt, was einen schnellen Eintritt in größere kommerzielle Märkte erschwerte. Wenn die Technologie zur elektromagnetischen Steuerung mittels Metamaterial-Oberflächen in der Folge weiterhin Umweltanpassung, Zuverlässigkeit, Serienfertigung und Typenvalidierung erfolgreich absolvieren kann, wird dies dazu beitragen, die Hürden für die Verbreitung von Satellitenkommunikationsendgeräten, Millimeterwellen-Kommunikationsgeräten und Relaissystemen zu senken. Dies würde es ermöglichen, dass relevante Ausrüstung leichter in Szenarien wie Verkehr, Energie, Notfall, maritime Umgebungen, die Niedrighöhenwirtschaft und die Anbindung abgelegener Gebiete Einzug hält.
Aus der Perspektive von 6G und der Satellitenvernetzung in niedrigen Erdumlaufbahnen gehört die Technologie zur elektromagnetischen Steuerung mittels Metamaterial-Oberflächen zu den grundlegenden Fähigkeiten für zukünftige Netzwerkformen. Zukünftige Kommunikationsnetze werden nicht nur auf terrestrischen Basisstationen beruhen, sondern auch Satelliten, Niedrighöhenplattformen, terrestrische Relais, intelligente Endgeräte und Edge-Knoten integrieren. Die Hochfrequenzkommunikation stellt höhere Anforderungen an Strahlsteuerung, Abdeckungskompensation, räumliche Rekonfiguration und kostengünstige Endgeräte. Die erfolgreiche Entwicklung dieser funktionalen Musterprobe bietet eine Grundlage für den weiteren Weg von der Musterprobenvalidierung zur Systemintegration, Szenariotests und industriellen Anwendung. Sie verschafft China auch einen neuen technologischen Hebel in Bezug auf Schlüsselmaterialien, Kernstrukturen und ingenieurtechnische Fähigkeiten zur elektromagnetischen Steuerung für die nächste Generation der Kommunikation.
In der Folge muss die kontinuierliche Validierung dieser Technologie in komplexen Umgebungen beachtet werden. Nachdem Metamaterial-Oberflächenkomponenten in reale Kommunikationssysteme integriert wurden, müssen sie sich Herausforderungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration, elektromagnetischer Verträglichkeit, Langzeitstabilität, Serienkonsistenz und der Kooperation mit bestehenden Netzwerkgeräten stellen. Die erfolgreiche Entwicklung einer funktionalen Musterprobe ist ein wichtiger Meilenstein für die ingenieurtechnische Umsetzung. Vom Muster zur großflächigen Bereitstellung sind jedoch noch weitere Tests und Anwendungsanpassungen erforderlich. Wenn es den relevanten Teams gelingt, in Szenarien wie der kommerziellen Satellitenkommunikation, 5G/6G-Millimeterwellen-Basisstationen und Kommunikationsrelais stabile Lösungen zu entwickeln, wird die Technologie zur elektromagnetischen Steuerung mittels Metamaterial-Oberflächen eine entscheidende Unterstützung für die nächste Generation chinesischer Kommunikationsausrüstung bieten, die durch niedrigere Kosten und höhere Abdeckungseffizienz gekennzeichnet ist.