Ученые ЮУрГУ представили универсальную модульную антенну, способную работать с любыми стандартами связи — от 3G до 6G. Разработка, поддержанная Фондом содействия инновациям и грантовой программой В.Б. Христенко, объединяет в себе свойства «конструктора»: добавление или удаление слоев позволяет мгновенно менять характеристики устройства под новые задачи.
Базовая версия антенны работает в двух диапазонах частот, обеспечивая круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. Это означает, что устройство равномерно принимает и передает сигнал во всех направлениях.
«Разработка представляет собой двухдиапазонную ненаправленную антенну с горизонтальной поляризацией, которая может стать универсальным решением для систем беспроводной связи. Устройство уже прошло этап компьютерного моделирования. Сейчас команда проекта готовится к изготовлению рабочих образцов», – пояснил автор проекта доцент кафедры «Радиоэлектроника и системы связи» (РЭСС) Политехнического института ЮУрГУ Святослав Дударев.
Главное отличие новой разработки от классических аналогов антенн – в её модульной многослойной конструкции. Базовая двухслойная антенна уже готова к работе в существующих стандартах сотовой связи (3G, 4G, 5G). Использование дополнительных слоев, включая различные метаструктуры, позволяет:
- улучшить согласование с фидером;
- увеличить кросс-поляризацию;
- уменьшить габариты антенны с экраном;
- изменять электромагнитные характеристики без полной переработки проекта.
«Существующие антенны зачастую применимы только к одной конкретной задаче. Если задача меняется — нужно разрабатывать новую, а это дорого и долго. Наша технология позволяет изменять характеристики в кратчайшие сроки за счет особенностей конструкции», — объяснил Святослав Валерьевич.
По словам автора проекта, область применения антенны чрезвычайно широка: от гражданских нужд до космической отрасли. Новая разработка может быть применена при:
- создании элементов антенных решеток для сотовой связи;
- усилении сигнала внутри помещений (офисы, промышленные цеха);
- разработке систем связи с подвижными объектами любого типа;
- в рамках технологии «интернета вещей» (IoT) для управления оборудованием на больших территориях.
Хотя для использования в смартфонах антенна слишком велика, производить ее массово не составит труда. В основе лежит недорогая печатная технология с использованием доступных фольгированных диэлектриков (например, российского FR4 или доступных китайских аналогов). Чем больше объем производства, тем ниже цена комплекта. Благодаря доступности материалов на территории РФ разработка носит импортозамещающий характер.
На данный момент уже получено положительное решение от Роспатента о выдаче патента на полезную модель «Многослойная антенна». Готовится к публикации научная статья в высокорейтинговом научном журнале.
Исследования продолжаются благодаря программе грантовой поддержки Виктора Христенко «Шаг в будущее». Подана заявка в Российский научный фонд (РНФ) на тему ненаправленных антенн с двойной поляризацией.
«Технология модульных метаструктур – это не просто рядовое улучшение, а один из мировых трендов, который «позволяет глобально изменить характеристики антенных устройств», открывая эру по-настоящему гибких антенных систем», – отметил разработчик нового устройства Святослав Дударев.
В ближайших планах — изготовление и испытание трех видов прототипов, подача дополнительных патентных заявок и, в перспективе, – коммерциализация разработки.