Ученые Томского политехнического университета вместе с российскими и японскими коллегами разработали антенну для сетей нового поколения 5G, которая повысит скорость передачи интернет-данных. Последние результаты исследования опубликованы в журнале IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters (текст статьи во вложении).

Отметим, что 5G — это новое пятое поколение мобильной связи. От предыдущих его отличает огромная скорость передачи данных, она в несколько десятков раз превышает показатели в действующих беспроводных сетях. Также 5G уменьшает задержку сигнала. Это особенно важно для развития, например, технологий беспилотного транспорта, где задержка сигнала может оказаться критичной.

Над этим проектом ученые Томского политеха работают с коллегами из Томского государственного университета и Университета Гифу (Япония). Для создания антенны они использовали мезоразмерные диэлектрические частицы, то есть размер этих частиц варьируется от 1 до десятка длин волн падающего излучения.

«Технологии передачи данных 5G, да и еще более совершенные 6G, над которыми работают ученые, уходят в более высокие частоты. Для них требуются очень маленькие антенны — например, с габаритами от 1 до 5 мм. А это сразу влечет за собой технологические трудности — высочайшую точность изготовления антенн и обработки их поверхности. И мы предложили использовать в качестве антенн диэлектрические частицы кубической формы», — поясняет старший научный сотрудник отделения электронной инженерии ТПУ Игорь Минин.

Такие антенны просты в изготовлении и при этом технологичны.

«На идею использовать мезоразмерные — очень маленькие — частицы в качестве аналога антенны нас натолкнули наши предыдущие работы по фотонике. Ранее мы установили закономерности формирования волнового фронта внутри диэлектрической частицы. То есть как можно управлять фронтом, выбирая характеристики частиц: их форму, показатели преломления и другие. И мы поняли, что такой подход можно применять не только для формирования локализованных полей в ближней зоне, но и в дальней. Это и было нужно для выполнения данной задачи — создания аналога антенн», — говорит ученый

Еще одно преимущество новых антенн — отсутствие открытых частей на выходе антенны. Это защищает их от дождя, пыли и ветра. В том время как раньше «внутренности» антенны от окружающей среды защищали специальными экранами или вставками, которые снижали характеристики антенн. Данная антенна одновременно служит и защитой от окружающей среды. Также в новых антеннах отсутствуют металлические части, поэтому они могут работать рядом с высоковольтными проводами и электричеством.