Ученые Томского политехнического университета вместе с японскими коллегами разработали сверхмалую антенну для сетей нового поколения 5G. Она крайне проста в изготовлении и примерно в пять раз меньше аналогов: ее размер всего около 1 мм для частоты 300 гигагерц. Возможность работы антенны на частотах 5G продемонстрировали эксперименты, проведенные в Японии группой профессора Синтаро Хисатаке на базе Университета Гифу. Результаты экспериментов представлены ученым на международной конференции European Microwave Week 2020 (EuMW2020) в январе 2021 года.
Стандарт связи 5G — это пятое поколение мобильной связи, отличающееся большей скоростью, пропускной способностью и возможностью одновременного подключения гораздо большего количества датчиков и смарт-устройств. Однако в большинстве стран, в том числе и в России, мобильная связь 5G пока недоступна большинству рядовых потребителей.
«Чем меньше размер антенны, тем с большими частотами она может работать, а значит, передавать сигнал на большей скорости. Именно поэтому есть потребность в уменьшении размера антенн для сетей нового поколения. Обычно антенны для 5G делают конической формы длиной 5-20 мм, и в них используются дополнительные электронные компоненты», — говорит профессор отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин.
Ранее ученые предложили использовать в качестве антенны кубическую частицу из простого диэлектрического материала, например, тефлона.
«Никаких других дополнительных элементов для передачи сигнала на требуется. За счет свойств материала и формы частицы она эффективно фокусирует электромагнитные волны. Расчеты показывали, что частица способна работать на нужной частоте в 300 гигагерц, что и показал эксперимент», — поясняет ученый.
Во время недавнего эксперимента японские исследователи использовали два прототипа антенны из тефлона и протестировали их на прием и передачу радиоволн. Антенны были установлены на расстоянии 60 см друг от друга. Они эффективно принимали и передавали сигнал со скоростью 17,5 Гбит в секунду на частоте в 300 гигагерц.
«В дальнейшем мы будем искать новые материалы, подходящие для антенн, и экспериментировать с формой частиц, чтобы можно было повысить скорость передачи и значения частоты», — отмечает Игорь Минин.
Работа поддержана грантом по программе повышения конкурентоспособности ТПУ, экспериментальная часть исследования проводилась при грантовой поддержке японского банка Softbank.