这种创新设计方法使超材料能够影响电磁波、声波和其他类型的波，从而为从光学到通信等领域开辟了新的可能性。IDTechEx 的报告《2024-2034 年超材料市场：光学和射频》对不断发展的电磁超材料领域进行了深入分析。该报告预测，到 2034 年，光学和射频超材料的市场总规模将达到 150 亿美元。本文将深入探讨推动射频 (RF) 超材料市场扩张的关键应用。.

到 2034 年，射频超材料市场规模将达到多大？其旗舰应用领域又将是什么？

射频超材料旨在与频率范围在 600 MHz 至 1 THz 的电磁波相互作用。其潜在应用涵盖电信、安防、航空航天、汽车和医疗保健等领域。IDTechEx 的分析重点介绍了各类别中的关键应用，例如可重构智能表面 (RIS)、雷达波束成形、电磁干扰屏蔽和医疗检测。IDTechEx 预测，到 2034 年，射频超材料市场规模将达到 20 亿美元，其中可重构智能表面 (RIS) 将贡献 98% 的增长。.

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什么是可重构智能表面（RIS）？

RIS（可重构智能表面）由二维超表面阵列构成，可通过可编程控制动态调整，实时操控射频波的传播，从而实现与信号波的精确交互，并将其引导至目标用户或接收器。这些表面提供了一种经济高效且低功耗的方法，可显著提高无线通信系统的能量效率 (EE) 和频谱效率 (SE)。.

典型的反射式波导系统（RIS）由三层组成。外层是将大量金属贴片印刷在介电基板上，用于直接与入射波相互作用。中间层是一块铜板，用于防止信号能量泄漏。内层容纳控制电路板，用于调节每个元件的反射幅度和相移。这些调节由连接到RIS的智能控制器控制，该控制器使用FPGA、PIN二极管、电阻器和其他集成电路等组件。.

 

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RIS在各种环境中的应用

RIS（反射式无线传感器）可应用于多种环境，以增强无线通信能力。例如，在基站中，RIS技术可实现多波束传输，通过复用多个用户的信号，减少天线数量并提高基站容量。此外，RIS可安装在城市户外区域的中央波束成形塔上，将蜂窝信号精确地定向到特定用户，从而通过更集中的电磁辐射提高信号强度和安全性。透明RIS安装在窗户和墙壁上时，可有效地将波束绕过障碍物，改善信号传播。在室内，将RIS集成到墙壁和天花板中，通过将波束定向到用户，增强信号覆盖范围，消除信号盲区，并提高整体信号质量，确保可靠的连接。因此，RIS技术为优化各种环境下的无线通信性能提供了一种多功能解决方案。.

为什么RIS技术是明星应用？

高频通信技术，例如5G毫米波网络和即将到来的6G网络，能够提供极高的数据传输速度和极低的延迟，但它们也存在远距离传播困难以及难以穿透建筑物和树叶等障碍物的问题。保持信号强度和质量对于充分发挥这些先进无线技术的潜力至关重要。.

RIS（接收信号接口）正逐渐成为克服这些挑战的关键技术。战略性部署的RIS可以绕过障碍物重新定向信号，从而有效消除覆盖盲区，并以经济高效的方式提高信号穿透建筑物的能力。.

RIS的优势之一在于能够动态调整信号相位和幅度，补偿长距离传播损耗，从而提高高频段信号传输的效率和可靠性。此外，SIF有助于提高信噪比（SINR），进而增强信号强度、扩大覆盖范围并提升整体网络性能。它们对信号传播的操控能力使其成为优化高频通信网络性能的关键工具。.

除了技术优势外，SIF 还具有低功耗、所需有源元件极少等优点，使其成为传统中继系统的节能替代方案。SIF 可集成到现有基础设施（例如建筑物表面）中，进一步简化了部署，并降低了构建稳健的高频通信网络的成本。.

总之，RIS 代表了 5G 和 6G 网络高频通信的关键使能技术，因为它们解决了传播问题并优化了信号性能，从而在速度、容量和可靠性方面充分释放了先进无线技术的潜力。.

作者：张宇涵，IDTechEx首席技术分析师