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可能會將 5G（和 6G）的范圍擴展到障礙物之外。

5G技術帶來了一系列基礎設施和設計挑戰。由于比前幾代更高的頻段，5G 可能會在范圍內遇到困難，尤其是當路上有障礙物時。

本周，日本公司京瓷宣布了一種新的透射超表面技術，該技術有可能提高 5G 技術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、超表面技術以及京瓷新開發的潛力。

5G傳輸的問題

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

正如基本路徑損耗方程所定義的那樣，波頻率越高，信號的路徑損耗（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頻率之間的直接比例關系。圖片由CAS DataLoggers提供

此外，更高的頻段導致 5G 信號呈現出高度“直線”的傳播特性——即直線傳播。這帶來了一個重大問題，因為在直線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。這些障礙物進一步衰減傳播信號。

因此，5G 經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的損耗。

超表面如何擴展 5G 范圍

用于改善 5G 信號傳輸的一種技術是超表面。

超表面是一種光學技術，由平面頂部的亞波長間隔光學散射體的人工設計陣列組成。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，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。這個想法是，反射超表面可以幫助引導入射的 5G 波避開障礙物，降低整體衰減并擴大范圍。

然而，反射超表面面臨的一個挑戰是，它們在引導 5G 波時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現高水平的方向性。

京瓷的透射超表面

本周，京瓷宣布已開發出一種可改善反射超表面的新技術。

這項新技術是一種透射超表面，它接收入射光并通過將光（而不是反射）傳輸到所需方向來控制它。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。

京瓷聲稱其新技術是對反射超表面的改進。圖片由京瓷提供

據京瓷稱，這項新技術提供了專有的靈活尺寸開發，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用和環境。

擴大 5G 和 6G 覆蓋范圍

雖然似乎沒有學術或同行評審的論文可以支持和詳細描述該技術，但京瓷聲稱的影響可能是重大的。一種引導信號和避開障礙物的新方法可能會改善 5G 范圍及以上范圍內的信號范圍。