Российские учёные разработали новую антенну для стандарта связи 5G
Прототип антенны, разработанный учёными ЛЭТИ. Источник: Центр научных коммуникаций ЛЭТИ
Российские учёные создали прототип антенны для стандарта связи нового поколения 5G. Особенность передатчика заключается в его способности формировать и концентрировать в заданных направлениях сразу несколько лучей — это позволяет увеличить объём передаваемых данных. Разработка объединяет аналоговые и цифровые технологии. По словам учёных, после испытаний прототип может быть принят в серийное производство. Разработки поддержаны грантом РНФ.
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.
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.
«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.
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.
