Новая технология отражения WiFi позволит посылать сигналы через непроницаемые стены

Согласно данным новых исследований, специальная структура может сделать микроволновые сигналы WiFi более проникающими сквозь стены благодаря исключению отражения. Это работает подобно антибликовому покрытию на стеклах очков, что также будет иметь последствия для будущей технологии мобильной связи шестого поколения – 6G.

Раздражающие отражения нарушают передачу электромагнитных волн, в том числе – в спектре видимых световых лучей и невидимых волн мобильной связи. В новой статье, вышедшей на страницах издания Nature, речь идет о методе устранения отражения волн, предложенном учеными Венского технологического университета Ренна в Австрии.

«Это очень сильно напоминает антибликовое покрытие на очках, – говорит профессор Стефан Роттер из Венского технологического университета. – Вы добавляете дополнительный слой на линзу, и он затем заставляет световые волны достигать глаза лучше, чем раньше. Отражение уменьшается».

В случае с очками все выглядит очень просто, но все гораздо сложнее, когда мы имеем дело с неупорядоченной средой – такой, например, как стена здания, где волны неоднократно рассеиваются и отклоняются, пока не найдут выход из этого эффективного лабиринта.

Таким лабиринтом является туман, мутное стекло или кусочек сахара, отражающий свет. Железобетонная стена представляет собой барьер, через который проникают радиоволны.

Встретившись с таким препятствием, радиоволны рассеиваются или абсорбируются стеной, пропускающей внутрь лишь часть волн. После добавления на поверхность стены специально изготовленного антибликового слоя, весь сигнал WiFi может проходить через стену без отражения.

Подписывайтесь на Mediasat в Telegram: здесь самые интересные новости из мира технологий

Журналисты издания Newsweek отмечают, что ранее исследователи не представляли, возможно ли это в теории, однако сейчас они продемонстрировали конкретный метод расчетов, а также успешно проверили его в ходе экспериментов.

Путем отсылки микроволн через сложный, неупорядоченный лабиринт помех была рассчитана антибликовая структура. Когда ее разместили в ходе эксперимента перед препятствием эффект отражения практически полностью исчез. Ни одна из радиоволн не вернулась туда, откуда она вышла.

Использование дополнительного слоя на барьере – даже в случае со сложным рассеиванием волн – позволяет предотвратить любое отражение, если понимать каким способом отражают волны элементы барьера.

«Сначала вы просто отправите волны определенного типа через среду и точно измерите, каким образом эти волны отражаются материалом, – говорит соавтор публикации Майкл Городинский. – Мы смогли доказать, что с помощью этой информации можно рассчитать соответствующую компенсирующую среду для любой блокирующей среды, рассеивающей волны сложным образом, так чтобы комбинация обеих сред позволила волне полностью пройти через нее. Ключ к этому заключается в использовании математического метода, который можно использовать для расчета точной формы этого антибликового покрытия».

При проверке на практике этого метода путем проведения соответствующего эксперимента микроволны впервые были направлены через металлический волновод, в котором эти волны рассеивались десятками маленьких металлических и тефлоновых объектов, размещенных в абсолютно произвольном порядке. Около половины микроволнового излучения попали на другую сторону, а остальные отразились.

После того, как точно было измерено поведение рассеивающей структуры, по словам ученых, стало возможным использование нового метода для расчета идеального количества дополнительных точек рассеивания, которые должны образовать совершенный антибликовый слой. По сути, рассеивание волн можно компенсировать дополнительным рассчитанным рассеиванием.

Если волны направляются через антибликовую область с математически оптимизированными дополнительными точками рассеивания, а затем оттуда волны проходят через область со случайно расположенными рассеивающими элементами барьера, то 100 процентов из них в конце концов проходят через нее.

Последствия этого открытия могут быть достаточно широкими. Авторы исследования выяснили, что можно выделить специальный алгоритм для расчета необходимого компенсирующего рассеивания, что откроет новые возможности не только для WiFi, но и для систем получения изображения, таких как микроскопы.

Еще одной сферой, в которой это открытие может оказаться полезным, является 6G – технология мобильной связи нового поколения, которая должна заменить 5G. В случае с 6G интенсивность сигналов мобильной связи может быть уменьшена, если посылать их от передатчика к приемнику соответствующими путями с наименьшим отражением.