Fuente: Instituto de Física y Tecnología de Moscú
Ученые МФТИ создали компактную направленную антенную решетку с высоким коэффициентом усиле ния 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 Estado físico sólido.
Любая антенна позволяет передавать информацию (сигнал) на расстояние, и для ее успешной экспл уатации необходимо знать, куда направлен сигнал, его мощность, а также КПД самой антенны. 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, спро ектированных с использованием алгоритмов оптимизации и изготовленных с применением аддитивных те хнологий 3D-печати и металлизации поверхности
Ключ к эффективности антенной решетки, разработанной в МФТИ, лежит в трехмерной геометрии каждо го излучателя. Как правило, антенные решетки по многим причинам стараются делать плоскими, тем самым усложня я поиск идеальной геометрии.
«Перед нами стояла задача создать небольшую (относительно длины волны) антенную решетку, котора я могла бы излучать энергию в заданном направлении с высокой эффективностью. Данных характеристик мы смогли добиться при помощи использования специальных алгоритмов о рассказал о проекте Владимир Бурцев, сотр удник лаборатории радиофотоники МФТИ.
Ученые задали начальные параметры и требования, а оптимизационные алгоритмы построили геометр ию, наиболее соответствующую поставленным задачам. Для качественной работы антенной решетки все ее размеры необходимо было соблюсти до сотых доле © миллиметра. Для реализации такой точности в лаборатории применяют свой оптимальный и бюджетный способ и зготовления — фотополимерную 3D-печать каркаса полимерной смолой с последующим электрохимичес ким покрытием формы металлом.
«Мы проанализировали работу получившейся антенной решетки и пришли к выводу, что ее высокие энер гетические показатели обусловлены конструктивной интерференцией многих элементарных колебаний вн утри 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 обеспечивае т 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 гео метрию и сохраняя принцип сложения колебаний. Настроив решетку на другие диапазоны, мы можем работать в зоне Wi-Fi или радиочастотных меток (RFID), ос уществляя мониторинг или считывая маркировку в магазине, или уйти в более высокие частоты 5G y otros леживать работу “умных” устройств», — рассказывает Дмитрий Филонов, руководитель лаборатории радиофотоники Центра фотоники и двумерных материалов, ведущий научный с отрудник НИЦ телекоммуникаций МФТИ.
Исследование поддержано Федеральной программой академического лидерства «Приоритет 2030».
Обратите внимание; Эта информация является необработанным контентом непосредственно из источника информации. Это точно соответствует тому, что утверждает источник, и не отражает позицию MIL-OSI или ее клиентов.
Tenga en cuenta; Esta información es contenido sin procesar directamente de la fuente de información. Es exacto a lo que afirma la fuente y no refleja la posición de MIL-OSI o sus clientes.