Гибридный прототип: российские учёные разработали новую антенну для стандарта связи 5G

Учёные из Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (СПбГЭТУ) «ЛЭТИ» разработали и довели до стадии прототипа антенну стандарта связи 5G, которая способна испускать одновременно несколько направленных лучей для передачи данных. Специалисты совместили в устройстве аналоговые системы и цифровые многоканальные передатчики. Об этом RT сообщили в пресс-службе университета. Работа поддержана грантом Российского научного фонда.

5G — пятое поколение беспроводной сотовой технологии, которое обеспечит повышенную скорость выгрузки и загрузки данных, более устойчивое подключение и увеличенную ёмкость по сравнению с 4G-сетями. Поэтому 5G-антенны должны работать как в сверхвысокочастотном диапазоне (СВЧ), так и в диапазоне миллиметровых длин волн.

Создание аппаратуры для связи 5G сопряжено с рядом трудностей, которые необходимо преодолевать конструкторам. Стандарт 5G использует очень высокие частоты миллиметрового диапазона, такие волны быстро затухают в атмосфере. В результате зона охвата станции 5G меньше по сравнению с покрытием, которое обеспечивают станции связи предыдущих поколений. Решить эту проблему позволяет концентрация излучения, направленного в сторону конкретного приёмника связи. Учёным из ЛЭТИ удалось усовершенствовать этот подход: они создали антенну, которая способна формировать и направлять сразу несколько таких лучей.

• Прототип антенны, разработанный учёными ЛЭТИ
• © Центр научных коммуникаций ЛЭТИ

«Мы разработали прототип управляемой антенны 5G, которая, в отличие от широко распространённых аналогов, способна формировать несколько лучей и таким образом увеличить пропускную способность канала связи. Кроме того, электронное управление направлением лучей в зависимости от расположения приёмных устройств обеспечивает наилучшее покрытие и качество связи», — рассказал в беседе с RT доцент кафедры микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры (МИТ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Павел Туральчук.

Прототип состоит из трёх основных частей. Первый — это подрешётка излучателей: она подключается к многоканальному передатчику, который передаёт и принимает радиосигналы. Далее эти радиосигналы попадают на проходную антенную решётку, которая и формирует сфокусированные лучи. Направление лучам задаётся с помощью полупроводниковых диодов, которые принимают сигналы с платы управления.

Также по теме

«Для решения практических задач»: российские учёные создали новую технологию производства генераторов ТГц-излучения

Российские учёные разработали новую технологию производства мощных и компактных трансляторов терагерцевого (ТГц) диапазона частот....

По словам разработчиков, созданная ими антенна собирается или из отечественных, или из доступных на российском рынке компонентов.

«Мы идём по пути гибридного решения, где управление лучами обеспечивается в аналоговой форме и в то же время с использованием многоканальных цифровых приёмопередатчиков для обеспечения пространственного разделения лучей. Такой подход позволяет получить выигрыш в энергоэффективности и стоимости решения по сравнению с полностью цифровым, но при этом добиться расширенной функциональности по сравнению с антеннами без электронного управления, такими как обычная тарелка», — пояснил Павел Туральчук.

Сейчас учёные готовятся экспериментально применять опытный образец антенны. По словам авторов работы, уже скоро прототип сможет лечь в основу промышленного выпуска антенн для сетей стандарта 5G.