近日，联想集团发布了其最新款旗舰平板电脑——YOGA Pad Pro，成为业界首款采用超材料天线技术的平板电脑。这款平板电脑搭载的天线是清华大学电子工程系、信息国家研究中心光电智能技术交叉创新群体李越副教授团队关于“零折射率超材料天线”的研究成果的成功转化。李越团队在天线领域顶级期刊《IEEE天线与传播学报》（IEEE Transactions on Antennas and Propagation）上发表题为Multimode Balanced Mu-Near-Zero Loop Antenna for Wi-Fi 6/6E Applications in Full Metal Housing Tablet Computers的论文，首次提出了用于平板电脑的零折射率超材料天线，具有宽带、高效率的优点。通过与联想全球创新中心的产学研合作，李越团队将这一前沿的科研成果从学术论文转化为实际产品，推动了科研成果的落地应用，将创造力变成了生产力。

零折射率超材料是一类具有近零折射率的人工电磁结构，具有超越天然材料的电磁特性。2017年，李越团队与美国宾夕法尼亚大学的纳德·恩赫塔（Nader Engheta）院士合作，在《科学》（Science）杂志上发表文章，创造性地提出了零折射率超材料的概念，发现其谐振频率与材料尺寸无关的性质，即有零折射率超材料设计的谐振结构，其本征频率只与材料的零折射率频率有关，与材料的形状、尺寸无关。此后，李越团队继续深入研究零折射率超材料的物理特性，并面向工程应用。2022年，李越团队在《自然·通讯》（Nature Communications）期刊上发表文章，揭示了零折射率超材料的电磁辐射具有空时解耦特性，提出了本征频率与天线尺寸无关的新型零折射率超材料天线，并通过实验进行验证。

图1.（a）零折射率超材料：本征频率与材料的形状、尺寸无关；（b）零折射率超材料天线：天线辐射频率与形状、尺寸无关

李越团队始终致力于将零折射率超材料应用于实际工程中，实现科研成果的落地与转化。尽管《自然·通讯》期刊上发表的研究成果具有独特的理论价值，但受限于结构因素，尚无法直接应用于产品中。因此，团队另辟蹊径，采用周期性断线环结构，在极小空间内成功实现了基于《自然·通讯》中理论概念的零折射率天线设计。这款天线尺寸小，可以放置在平板电脑中，在原有的天线工作模式（1/2/3阶模式）基础上，在低频段引入了基于零折射率的“零阶模式”，在不增加天线的空间尺寸前提下，拓展天线的工作带宽，低频段天线效率明显提升。该天线能够充分利用平板电脑内部空间，实现辐射口面最大化，实现超过现有行业平均水平的带宽和辐射效率。相关内容发表在天线领域顶级期刊IEEE Transactions on Antennas and Propagation上。

图2.（a）终端零折射率超材料天线；（b）宽带实验与仿真结果

李越团队与联想集团全球创新中心紧密合作，成功将这一科研成果应用于消费电子产品，推动行业的发展和进步。近日，联想发布了搭载这一技术的、业界首款超材料平板电脑——YOGA Pad Pro。相较于同类型产品，这款天线具有更宽的频谱带宽和更高的辐射效率，Wi-Fi 7的优势频段5G和6G频段的天线性能比业界现有水平提升10%，通信距离提升10%，为高清视频、在线游戏和AI端云大模型应用等场景提供了更快、更稳的无线连接用户体验。从顶级期刊的论文到业界领先的消费电子产品，李越团队将“创造力”转化为“生产力”，实现了从“书架到货架”的跨越。

图3.联想YOGA Pad Pro概念图

相关产学研转化工作由李越团队和联想集团合作完成。Multimode Balanced Mu-Near-Zero Loop Antenna for Wi-Fi 6/6E Applications in Full Metal Housing Tablet Computers的论文，通讯作者为李越副教授，博士生闫雯荻为第一作者，其他参与者包括李越团队博士后张永健、博士生李铠峰及联想公司相关人员。该产学研合作案例还得到了《人民日报》的报道。

论文链接：

https://ieeexplore.ieee.org/document/10534216

供稿 | 光电智能技术交叉创新群体

编辑 | 李琳

审核 | 丁贵广