वैज्ञानिकों का कहना है कि एक नया, सस्ता, आसानी से निर्मित उपकरण बेहतर उपग्रह संचार, उच्च गति डेटा ट्रांसमिशन और रिमोट सेंसिंग को जन्म दे सकता है।

ग्लासगो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में इंजीनियरों की एक टीम ने एक अति पतली 2डी सतह विकसित की है जो हेरफेर करने और परिवर्तित करने के लिए मेटामटेरियल्स के अद्वितीय गुणों का उपयोग करती है।रेडियो तरंगेंउपग्रहों द्वारा सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली आवृत्तियों में।

मेटामटेरियल्स ऐसी संरचनाएं हैं जिन्हें सावधानीपूर्वक इंजीनियर किया गया है ताकि उनमें ऐसे गुण शामिल हो सकें जो प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाली सामग्रियों में मौजूद नहीं होते हैं।

टीम की मेटामटेरियल का आज एक नए रूप में अनावरण किया गयाकागज़जर्नल में प्रकाशितसंचार इंजीनियरिंग, 6G उपग्रहों की भावी पीढ़ियों को अधिक डेटा ले जाने, उनकी रिमोट सेंसिंग क्षमता में सुधार करने और बेहतर सिग्नल गुणवत्ता से लाभ उठाने की अनुमति दे सकता है।

वर्तमान संचार एंटेना को ऊर्ध्वाधर या क्षैतिज रूप से उन्मुख विद्युत चुम्बकीय तरंगों को प्रसारित करने और प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है - एक संपत्ति जिसे रैखिक ध्रुवीकरण कहा जाता है।

संचारण और प्राप्त करने वाले एंटेना के बीच गलत संरेखण से सिग्नल ख़राब हो सकता है, जिससे उनकी दक्षता कम हो सकती है।वे वायुमंडलीय प्रभावों जैसे कि बारिश में कमी और आयनोस्फेरिक हस्तक्षेप के प्रति भी अतिसंवेदनशील होते हैं, जो संकेतों को विकृत कर सकते हैं।

टीम की सफलता 2डी मेटामटेरियल रैखिक रूप से ध्रुवीकृत विद्युत चुम्बकीय तरंगों को गोलाकार ध्रुवीकरण में परिवर्तित करती है, जो उपग्रहों और ग्राउंड स्टेशनों के बीच संचार की गुणवत्ता में सुधार कर सकती है।वृत्ताकार ध्रुवीकरण के साथ उपग्रह संचार बढ़ी हुई विश्वसनीयता और प्रदर्शन प्रदान करता है, ध्रुवीकरण बेमेल और मल्टीपाथ हस्तक्षेप से सिग्नल गिरावट को कम करता है।

वृत्ताकार ध्रुवीकरण वायुमंडलीय प्रभावों जैसे बारिश के लुप्त होने और आयनोस्फेरिक गड़बड़ी के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी है, जो स्थिर कनेक्शन सुनिश्चित करता है।में यह विशेष लाभकारी हैमोबाइल एप्लीकेशन, क्योंकि यह सटीक एंटीना संरेखण की आवश्यकता को समाप्त कर देता है।

यह दाएँ हाथ और बाएँ हाथ दोनों गोलाकार ध्रुवीकरणों का उपयोग करके चैनल क्षमता को दोगुना कर देता है।यह लचीलापन सुधार करते हुए छोटे उपग्रहों के लिए एंटीना डिज़ाइन को सरल बनाता हैउपग्रहचुनौतीपूर्ण वातावरण में ट्रैकिंग और मजबूत संचार लिंक प्रदान करना, इसे आधुनिक उपग्रह प्रणालियों के लिए आदर्श बनाता है।टीम का मेटामटेरियल, जो सिर्फ 0.64 मिमी मोटा है, ज्यामितीय पैटर्न वाले तांबे की छोटी कोशिकाओं से बना है, जो आमतौर पर उच्च आवृत्ति संचार में उपयोग किए जाने वाले वाणिज्यिक सर्किट बोर्ड पर रखा जाता है।

मेटामटेरियल की सतह को विद्युत चुम्बकीय तरंगों के परिष्कृत प्रतिबिंब और पुन: ध्रुवीकरण की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

प्रयोगशाला परीक्षणों में, 2डी मेटामटेरियल सतह को हॉर्न एंटेना से संकेतों द्वारा रोशन किया गया था और परावर्तित विद्युत चुम्बकीय तरंग को एक नेटवर्क विश्लेषक का उपयोग करके कैप्चर किया गया था, जिससे टीम को रैखिक और परिपत्र ध्रुवीकरण के बीच डिवाइस के रूपांतरण की प्रभावशीलता को मापने की अनुमति मिली।प्रायोगिक परिणामों ने ध्रुवीकरण को गोलाकार ध्रुवीकरण में बदलने के लिए सिम्युलेटेड और प्रयोगात्मक मापों के बीच घनिष्ठ समानता दिखाई।

उनके परीक्षणों से यह भी पता चला कि सतह उच्च प्रदर्शन बनाए रखने में सक्षम है, भले ही रेडियो सिग्नल 45 डिग्री तक के कोण पर नज़र डालें - यह एक महत्वपूर्ण विचार हैअंतरिक्ष अनुप्रयोग, जहां उपग्रहों और सतह के बीच सही संरेखण क्षणभंगुर हो सकता है।

ग्लासगो विश्वविद्यालय के जेम्स वाट स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग के प्रोफेसर क़मर एच. अब्बासी, पेपर के वरिष्ठ और संबंधित लेखक हैं।उन्होंने कहा, "मेटामेट्रीज़ में पिछले विकासों ने छोटे फॉर्म कारकों वाले उपकरणों में विद्युत चुम्बकीय तरंगों को हेरफेर करने के नए तरीके प्रदान किए हैं। हालांकि, वे काफी हद तक स्पेक्ट्रम के संकीर्ण बैंड तक ही सीमित हैं, जिसने अब तक उनके व्यावहारिक अनुप्रयोगों को सीमित कर दिया है।

"हमने जो मेटामटेरियल सतह विकसित की है, वह कू-, के- और का-बैंड में आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर काम करती है, जो 12 गीगाहर्ट्ज से 40 गीगाहर्ट्ज तक फैली हुई है, और आमतौर पर उपग्रह अनुप्रयोगों में उपयोग की जाती है औररिमोट सेंसिंग.

"इस प्रकार की 2डी मेटामटेरियल सतह, जो रैखिक से गोलाकार ध्रुवीकरण के जटिल कार्य में सक्षम है, चुनौतीपूर्ण परिस्थितियों में एंटीना को एक दूसरे के साथ अधिक प्रभावी ढंग से संचार करने में सक्षम बना सकती है।

"यह उपग्रहों को फोन के लिए बेहतर सिग्नल और डेटा ट्रांसमिशन के लिए अधिक स्थिर कनेक्शन प्रदान करने में मदद कर सकता है। यह उपग्रहों की पृथ्वी की सतह को स्कैन करने की क्षमता में भी सुधार कर सकता है, जलवायु परिवर्तन के प्रभावों के बारे में हमारी समझ में सुधार कर सकता है या वन्यजीव प्रवास को ट्रैक करने की हमारी क्षमता में सुधार कर सकता है।।"

डॉ. हुमायूं जुबैर खान मेटामटेरियल सतह के विकास के दौरान ग्लासगो विश्वविद्यालय के जेम्स वाट स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में विजिटिंग पोस्टडॉक्टरल छात्र थे।अब पाकिस्तान में नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ साइंसेज एंड टेक्नोलॉजी में, वह इस पेपर के पहले लेखक हैं।उन्होंने कहा, "यह एक रोमांचक विकास है, जो पहले से विकसित प्रौद्योगिकियों से काफी बेहतर प्रदर्शन करता है।

"उपकरण के एक टुकड़े के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों में हेरफेर करने और परिवर्तित करने में सक्षम होने से संचार क्षेत्र में नए संभावित अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला खुलती है, लेकिन विशेष रूप से अंतरिक्ष उद्योग में, जहां लॉन्च पेलोड को नीचे रखने में मदद करने के लिए हल्के, कॉम्पैक्ट सामग्रियों को बेशकीमती माना जाता है।"

प्रोफेसर मुहम्मद इमरान ग्लासगो विश्वविद्यालय के संचार, सेंसिंग और इमेजिंग हब का नेतृत्व करते हैं, और पेपर के सह-लेखक हैं।उन्होंने कहा, "हमारे द्वारा विकसित मेटासर्फेस के सबसे रोमांचक पहलुओं में से एक यह है कि इसे पारंपरिक मुद्रित सर्किट बोर्ड निर्माण तकनीकों का उपयोग करके आसानी से बड़े पैमाने पर उत्पादित किया जा सकता है।

"इसका मतलब है कि इसे आसानी से और किफायती तरीके से बनाया जा सकता है, जो आने वाले वर्षों में उपग्रहों के लिए ऑनबोर्ड उपकरण के एक मूल्यवान टुकड़े के रूप में इसे व्यापक रूप से अपनाए जाने में मदद कर सकता है।"