03.09.2023
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.
«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»,— сказал 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»,— сказал Дмитрий Филонов, руководитель лаборатории радиофотоники Центра фотоники и двумерных материалов, ведущий научный сотрудник НИЦ телекоммуникаций МФТИ.
Исследование поддержано программой «Приоритет 2030».
Источник: www.cnews.ru
МФТИ разработал компактную направленную антенную решетку 5G
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. Об этом CNews сообщили представители МФТИ.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.
«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»,— сказал 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»,— сказал Дмитрий Филонов, руководитель лаборатории радиофотоники Центра фотоники и двумерных материалов, ведущий научный сотрудник НИЦ телекоммуникаций МФТИ.
Исследование поддержано программой «Приоритет 2030».
Источник: www.cnews.ru
