近日，上海理工大学能源与动力工程学院王冠学副研究员在《自然》（Nature）系列期刊 Communications Physics 上发表题为 “Spacetime crystals engineering sideband-free radiation for high-rate transmission” 的研究论文。该研究提出并实验证实了一种基于时空晶体天线的新型辐射方式，实现了近乎无边带的高带宽辐射，并在毫米波平台上成功验证了视频通信链路。本论文由王冠学副研究员担任通讯作者，第一完成单位为上海理工大学。
在传统无线通信系统中，大部分“智能”操作集中于基带和射频芯片，包括信号的调制、编码和放大，而天线通常作为一类结构固定、难以灵活调控的被动器件存在。本研究则提出了一种全新的思路：将“可编程”能力延伸至天线端，在空间与时间维度构建一个“时空集成电路”。
研究团队在波导上构建了时空晶体（Spacetime Crystal, STC）天线，通过在空间维度布置可控单元，并以时间调制信号驱动，使整个结构呈现出空间与时间的双重周期性。借助这一设计，输入波导的信号可在“时空电路”中被重新分配到不同的频率和辐射方向，实现对辐射频谱与波束的灵活、可编程控制，从而突破传统天线只能被动辐射的限制。
在 27 GHz 毫米波平台上，研究团队搭建了波导集成 STC 天线，并利用软件无线电（SDR）加载 64-QAM 带通信号。当调制频率提升至 20 MHz 时，系统实现了 20 MHz 带宽、约 0.12 Gb/s 的稳定视频传输。星座图、误差矢量幅度（EVM）和链路稳定性等关键指标均表明，这项技术不仅具有物理现象上的创新性，更具备直接对接工程应用的可行性。
这项工作从集成电路的理念出发，在天线端探索出“时空集成电路”的雏形，不仅在基础物理层面揭示了时变系统的全新辐射机制，也为工程实现提供了可行技术路径。该研究在器件层首次展示了近乎无边带的高效辐射控制，突破了传统天线“被动、固化、难调控”的局限，将可编程能力延伸至电磁辐射本体。更重要的是，这项成果为构建新一代无线通信体系提供了战略性原始创新思路：面向 6G 乃至未来超高速、超带宽通信需求，有望实现“芯片上的集成电路”与“空中时空可编程电路”的深度融合，为我国在未来通信基础设施竞争中提供自主可控的核心技术支撑。
