Поделиться
Россияне создали умную 5G-антенну. Она «следит» за абонентами для улучшения сигнала
В России построена антенна для сотовых сетей 5G, обладающая способностью усиливать микроволновый сигнал в направлении скопления абонентов. Это позволяет преодолеть эффект быстрого затухания миллиметровых волн в атмосфере. Устройство полностью состоит из доступных в России компонентов. Антенна находится на этапе прототипа.
Российская умная антенна
Эксперты Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (СПбГЭТУ «ЛЭТИ») разработали специализированную антенну для сотовых сетей пятого поколения (5G), которая способна корректировать характеристиками излучения в зависимости от текущего местоположения абонентов. Другими словами, она умеет подстраиваться под изменяющееся местонахождение принимающего устройства, чтобы на него всегда поступал стабильный сигнал.
Необходимость создания такой антенны продиктована невозможностью (возможно, временной) использования в России «золотого стандарта» частот для сотовых сетей 5G – диапазона 3,4-3,8 ГГц. В большинстве других стран используется именно он, но в России он занят спецслужбами, а те не спешат освобождать его.
В связи с этим, по данным ЛЭТИ, в России обсуждается выделение двух диапазонов частот под 5G – 410 -7125 МГц (FR1) и 24,25-52,6 ГГц (FR2). К моменту выхода материала в России не существовало ни одной доступной широким массам пользователей сотовых сетей пятого поколения, в том числе и из-за проблем с частотами.
Зачем нужна умная антенна
По словам представителей ЛЭТИ, при передаче сигнала в миллиметровом диапазоне (FR2) возникает проблема сильного затухания сигнала в атмосфере, что ведет к ухудшению его приема и качества связи в целом. Обычные всенаправленные антенны с этой проблемой справиться не могут, поэтому и нужны другие модели, способные концентрировать энергию излучения в конкретном направлении, то есть там, там где в настоящий момент времени находятся абоненты.
Созданная силами специалистов ЛЭТИ антенна умеет так делать. Но пока что это лишь прототип, и ему еще предстоят испытания. Как сообщили CNews представители Центра научных коммуникаций СПбГЭТУ «ЛЭТИ», разработка прототипа заняла около года и еще продолжается. На вопрос редакции о сроках начала производства в Центре ответили, что выпуск начнется «как только будет готов полностью удовлетворяющий по своим характеристикам образец антенны».
«Мы разработали прототип управляемой антенны 5G, которая в отличие от широко распространенных аналогов способна формировать несколько лучей и таким образом увеличить пропускную способность канала связи, – добавил доцент кафедры микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры ЛЭТИ Павел Туральчук. – Кроме того, электронное управление направлением лучей в зависимости от расположения приемных устройств обеспечивает наилучшее покрытие и качество связи».
Конструкция антенны
Разработчики собрали антенну на основе трех базовых элементов, где первый – это специализированная подрешетка излучателей, которая подключается к многоканальному приемопередатчику радиосигналов. Эти сигналы попадают на второй основной элемент конструкции – проходную антенную решетку. Это массив в виде квадрата 10 на 10 ячеек, в котором находятся 100 антенных элементов, и он необходим для формирования сфокусированных лучей сигнала для последующей передачи абонентам в требуемых направлениях.
«Управление направлением излучения осуществляется с помощью встроенных в антенную решетку полупроводниковых диодов, которые изменяют свои состояния в зависимости от приложенного управляющего сигнала», – уточнили разработчики. – Набор управляющих сигналов задается с помощью специальной платы управления».
Обойдемся без иностранной помощи
Со слов разработчиков, большинство элементов антенны собраны из отечественных или коммерчески доступных компонентов. В Центре научных коммуникаций СПбГЭТУ «ЛЭТИ» также рассказали CNews, что иностранные специалисты или эксперты из других научных учреждений к данной разработке не привлекались. Представители Центра сообщили CNews, что поскольку антенна сделана полностью из доступных в России компонентов, то при необходимости вполне возможна организация производства на отечественных мощностях.
На вопрос CNews, кто из действующих в России операторов кто-нибудь заинтересовался разработкой, в Центре научных коммуникаций СПбГЭТУ «ЛЭТИ» ответили: «Интерес к разработке со стороны индустриальных партнеров есть. Ведутся переговоры».
Другие наработки ЛЭТИ
О начале работ по созданию умной антенны 5G в ЛЭТИ CNews писал в августе 2022 г. за прошедшее с того момента время специалисты вуза разработали несколько моделей антенн. Например, к началу марта 2023 г. была подготовлена дешевая разборная антенна, предназначенная для обеспечения Арктических районов России спутниковой связью стандарта 5G.
Внешне эта антенна напоминает спутниковую тарелку, но, в отличие от нее, она полностью плоская. Антенна состоит из подложки, которая представляет собой печатную плату, на которую на небольшом расстоянии друг от друга наносятся круглые печатные элементы. «Подбором размеров, формы и взаимного расположения этих элементов на диэлектрической подложке с проводящим слоем можно обеспечить требуемые характеристики антенной системы. Процесс проектирования, таким образом, чем-то напоминает конструктор», – утверждают разработчики.
В середине марта 2023 г. ученые ЛЭТИ показали СВЧ-антенну для массового производства систем связи стандарта 5G. По ряду характеристик, в том числе по своей стоимости и умению работать в широком диапазоне сверхвысоких частот, эта антенна не имеет аналогов во всем мире, утверждают авторы проекта.
Короткая ссылка
