Одна панель — несколько режимов работы
В основе решения лежит концепция RIS (reconfigurable intelligent surface) — плоской панели из множества «мета-атомов», которые по команде меняют фазу и амплитуду отражённой или излучаемой радиоволны. В версии Xidian один и тот же элемент может переключаться между двумя режимами:
- излучение — панель фактически работает как программируемая антенная решётка;
- рассеивание — управляемо отражает падающую волну, формируя нужный фронт.
Переключение реализовано сравнительно простыми аппаратными средствами: в каждом мета-атоме используется излучающий патч-элемент и 3-дБ ответвитель, а выбор режима и 1-битное управление фазой обеспечиваются всего двумя PIN-диодами. Их состояние определяет, направляется ли сигнал на излучение или поверхность работает как отражатель.
Как решили проблему 1-битной квантизации
Ключевая инженерная сложность — паразитные решёточные лепестки и «гребёнки», характерные для простых 1-битных фазовых решений. Обычно грубая квантизация ухудшает диаграмму направленности и снижает эффективность.
Авторы обошли это ограничение, введя четыре начальные фазы за счёт изменения ёмкостной нагрузки патч-элемента (вплоть до ~0,5 пФ). Такой приём позволил заметно подавить боковые лепестки без усложнения схемы и тяжёлой оптимизации топологии массива.
Сбор энергии: микроватты, а не «бесплатная энергия»
Наиболее обсуждаемая часть работы — режим беспроводного энергосбора (WEH). В эксперименте на частоте 5,8 ГГц передающая рупорная антенна излучала сигнал мощностью 0 dBm, а панель располагалась на расстоянии 1,5 м. На девяти портах съёма мощности были зафиксированы уровни от −32,42 до −38,6 dBm.
В пересчёте на практику это доли микроватта на порт. Речь идёт не о питании сложных систем, а о точечной подпитке:
- маломощных сенсоров и меток,
- вспомогательной электроники,
- накоплении энергии при большом числе элементов и близких источниках излучения.
Авторы отмечают, что при подключении выпрямителей RF-энергию можно преобразовывать в постоянный ток для автономных узлов инфраструктуры.
Связь вне прямой видимости — ключевой сценарий 6G
Работа хорошо вписывается в концепцию integrated communication and sensing, активно обсуждаемую в контексте 6G. В демонстрационном сценарии в Г-образном коридоре установка RIS в зоне поворота увеличивала среднюю плотность мощности в «слепой» области:
- примерно на 8 dB в расчётах,
- около 7 dB в натурном эксперименте.
Именно такие задачи — «протягивание» покрытия за углы, сквозь сложную геометрию и экранирующие конструкции — считаются одними из главных драйверов внедрения RIS.
Где заканчивается эксперимент и начинаются интерпретации
Ряд азиатских медиа обсуждает потенциальные военные интерпретации — от «электромагнитной кооперативной малозаметности» до подпитки платформ за счёт импульсов вражеских радаров. Однако в строгом виде работа Xidian остаётся исследованием для гражданских сценариев 6G.
Перенос таких решений в авиацию или РЭБ упирается в:
- другие частотные диапазоны,
- высокие мощности и импульсный характер радарных сигналов,
- тепловые и конструкционные ограничения,
- фундаментальный конфликт между поглощением энергии и управляемым переизлучением.
Экономика управляемой радиосреды
Практический смысл подобных «поверхностей-комбайнов» — в снижении стоимости инфраструктуры. Чем больше функций удаётся совместить в одном плоском модуле (излучение, отражение, приём, подпитка датчиков), тем проще превращать здания, тоннели и транспортные узлы в активную радиосреду.
Пока это микроватты и лабораторные прототипы, но именно из таких инженерно «некрасивых» решений обычно и вырастают крупные стандарты. На фоне борьбы за 6G — где Китай и США активно наращивают патентные портфели, а коммерческий горизонт по-прежнему связывают с рубежом 2030 года — подобные работы показывают, как тонкой становится граница между связью, зондированием среды и управлением электромагнитным пространством.
Источник: https://hightech.plus/2025/12/28/kitai-sozdal-metapoverhnost-3-v-1-svyaz-radiolokaciya-i-sbor-energi...Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
