В МФТИ разработали компактные антенные решетки для приложений 5G

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Новость | IXBT Market

Ученые МФТИ создали компактную направленную антенную решетку с высоким коэффициентом усиления и широкой областью применения в сфере технологий 5G. Антенна показала усиление более чем на 11,3 дБ в диапазоне частот от 2,5 до 4,5 ГГц. В первую очередь миниатюрные антенные решетки могут использоваться в беспроводной связи, где стоит задача управления лучом с высоким коэффициентом усиления и при этом выделяемое место под излучатель крайне ограничено. Результаты работы опубликованы в журнале Physica Status Solidi.

Любая антенна позволяет передавать информацию (сигнал) на расстояние, и для ее успешной эксплуатации необходимо знать, куда направлен сигнал, его мощность, а также КПД самой антенны. Несколько антенн, расположенных рядом, называют антенной решеткой, а изменением параметров решетки управляют ее лучом. Чем больше антенн, тем более узкий луч и тем больше энергии.

Рисунок. Процесс создания компактной антенной решетки на 2,5-4,5 ГГц, состоящей из четырех элементов, спроектированных с использованием алгоритмов оптимизации и изготовленных с применением аддитивных технологий 3D-печати и металлизации поверхности

Ключ к эффективности антенной решетки, разработанной в МФТИ, лежит в трехмерной геометрии каждого излучателя. Как правило, антенные решетки по многим причинам стараются делать плоскими, тем самым усложняя поиск идеальной геометрии.

«Перед нами стояла задача создать небольшую (относительно длины волны) антенную решетку, которая могла бы излучать энергию в заданном направлении с высокой эффективностью. Данных характеристик мы смогли добиться при помощи использования специальных алгоритмов оптимизации в ходе решения электродинамической задачи», — рассказал о проекте Владимир Бурцев, сотрудник лаборатории радиофотоники МФТИ.

Ученые задали начальные параметры и требования, а оптимизационные алгоритмы построили геометрию, наиболее соответствующую поставленным задачам. Для качественной работы антенной решетки все ее размеры необходимо было соблюсти до сотых долей миллиметра. Для реализации такой точности в лаборатории применяют свой оптимальный и бюджетный способ изготовления — фотополимерную 3D-печать каркаса полимерной смолой с последующим электрохимическим покрытием формы металлом.

«Мы проанализировали работу получившейся антенной решетки и пришли к выводу, что ее высокие энергетические показатели обусловлены конструктивной интерференцией многих элементарных колебаний внутри структуры. В каждом элементе антенны заложена определенная энергия, и такие вклады могут складываться либо деструктивно, что чаще всего и бывает, либо конструктивно, как в данном случае, что и обеспечивает высокую энергоэффективность нашей антенной решетки. По своим общим показателям она примерно в два раза лучше аналогов.

Ее нетривиальная форма дает высокий КПД. Знания электродинамики позволят с легкостью перестроить рабочие частоты, слабо меняя саму геометрию и сохраняя принцип сложения колебаний. Настроив решетку на другие диапазоны, мы можем работать в зоне Wi-Fi или радиочастотных меток (RFID), осуществляя мониторинг или считывая маркировку в магазине, или уйти в более высокие частоты 5G и отслеживать работу «умных» устройств", — рассказывает Дмитрий Филонов, руководитель лаборатории радиофотоники Центра фотоники и двумерных материалов, ведущий научный сотрудник НИЦ телекоммуникаций МФТИ.

Исследование поддержано Федеральной программой академического лидерства «Приоритет 2030».

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

«Бумажные города»: почему картографы десятилетиями рисуют места, которых не существует

Представьте такую ситуацию: вы едете по навигатору вглубь штата Нью-Йорк, ищете небольшой городок под названием Эглоу. Карта уверенно ведет вас к пересечению двух дорог, обещая заправку и пару...

Инженеры поместили волонтера в комнату с сотнями комаров, чтобы создать самую точную модель их охоты

Комары вида Aedes aegypti являются переносчиками тяжелых заболеваний, таких как желтая лихорадка, лихорадка денге и вирус Зика. Ежегодно эти болезни приводят к летальным исходам по всему миру....

Край миллиона молний: почему небо над озером Маракайбо никогда не бывает спокойно

На данный момент Венесуэла, конечно, не самое гостеприимное место, но в нем есть одна локация, которую просто невозможно пропустить, ведь второго такого феномена на всей нашей голубой планете не...

До остывания Вселенной привычной гравитации не существовало: как новая квантовая модель избавила Большой взрыв от сингулярности

Общая теория относительности Альберта Эйнштейна до сих пор остается самым точным инструментом для описания гравитации на макроскопическом уровне. Она безошибочно рассчитывает орбиты планет,...

Кварцевые часы, которые остроумно имитируют механические: обзор «винтажной» модели Undone

Если рассмотреть ассортимент этого бренда, то станет очевидно: вдохновение Undone черпает в винтажных часах. И, справедливости ради, у него получается. Компания точно попадает в цвет,...

Обзор соковыжималки для цитрусовых RAWMID Mini RMJ-02: апельсиновый сок дома за 20 секунд

Свежевыжатый сок в домашних условиях — это не только полезно, но и довольно просто, а с соковыжималкой RAWMID Mini RMJ-02 процесс становится ещё и по-настоящему быстрым и удобным. В этом...