为了创造先进的电磁和光学超材料——人造材料被设计成具有天然材料所不具备的独特品质——宾夕法尼亚州立大学的研究人员已经为三个项目获得了超过 650 万美元的资助。超材料增强天线的成功设计和应用可以增强的和国土安全响应以及商业基础设施，包括 5G 和 6G 宽带无线通信系统以及手机和平板电脑等设备。

这三个项目的资金来自国防部、国防高级研究计划局和洛克希德马丁公司。

“这些项目旨在利用超材料的非凡特性来开发能够满足下一代监视和通信系统日益增长的性能需求和紧凑外形的颠覆性天线技术，”Doug Werner、John L. 和 Genevieve H. McCain 主席说宾夕法尼亚州立 大学电气工程教授和计算电磁学和天线研究实验室(CEARL)主任。

这些项目的首席研究员 Werner 和他的研究团队的工作站在电磁和光学超材料设计和应用的最前沿。CEARL 使用这些超材料追求先进的多功能天线技术，用于 5G 和 6G 应用、物联网、以身体为中心的可穿戴和纺织天线，以及超表面支持的颠覆性纳米光子学和平面或平面光学器件。

Werner 和联合首席研究员、电气工程助理研究教授 Sawyer Campbell 和电气工程研究员 Galestan Mackertich-Sengerdy 提供总计高达 620 万美元的资金，旨在开发变革性的高功率微波超材料——使系统能够改善国家的安全和保障。兆瓦级和千兆瓦级天线使用由 CEARL 开发和测试的最先进的超材料，以实现快速、高可靠性的波束控制——天线能够将电磁辐射引导至预期目标。

此外，国防高级研究计划局资助了一个由 Werner 和 Campbell 领导的 100,000 美元的探索性项目，用于开发用于设计宽带小型天线的新建模和优化工具，以寻求达到甚至可能打破 Chu 极限，这是一个经典的理论极限它控制着无源小型天线的性能。CEARL 的努力有可能显着推进当前最先进的天线设计。

最后，洛克希德马丁公司提供了 200,000 美元支持涉及梯度折射率透镜技术研发的项目，该技术可以提高现有天线系统在多个频段的性能。CEARL 研究人员将使用强大的逆向设计算法和先进的增材制造或 3D 打印技术来潜在地创建具有增强的多波段波束扫描性能的更小的天线系统。

“这些项目中正在开发的超材料技术预计将对未来的军用和民用天线系统产生深远影响，因为它们可以减小整体尺寸和重量，实现以前不可能实现的多功能能力，并显着提高其功率处理能力，”Werner 说。