3D-печать помогает создавать более эффективные антенны для сетей 5G

Ученые Института проблем передачи информации имени А. А. Харкевича (ИППИ РАН) изготовили с помощью аддитивных технологий элементы реконфигурируемых интеллектуальных поверхностей (RIS), усиливающие сигналы мобильной связи. Новый производственный метод позволил увеличить ширину рабочей полосы частот на сорок процентов и снизить себестоимость примерно в пять раз.

«Предложенная методика не требует дорогих импортных материалов: в печати используется ударопрочный полистирол, который производят в России. Этот подход позволит быстрее и примерно в пять раз дешевле других технологий создавать устройства для 5G- и в перспективе 6G-сетей. Это даст возможность в ближайшее время наладить производство реконфигурируемых интеллектуальных поверхностей в нашей стране и ускорить их внедрение в отечественные системы связи. В дальнейшем мы планируем использовать эту методику для создания нового прототипа реконфигурируемой интеллектуальной поверхности для сотовых сетей 5G», — рассказал изданию «Известия» младший научный сотрудник лаборатории беспроводных сетей ИППИ РАН Андрей Тярин.

Сети 5G в нашей стране сейчас работают в пилотном режиме в Москве, Санкт-Петербурге, Иннополисе и Сколково. В основном их используют крупные предприятия и корпоративные клиенты, массовое развертывание должно начаться в 2026 году. От стандартов связи предыдущих поколений 5G отличается более высокой скоростью передачи данных и большей пропускной способностью, что открывает возможности для развития интернета вещей, беспилотного транспорта и внедрения VR-технологий.

Чтобы обеспечить стабильное покрытие сетями 5G и следующих поколений, потребуется большое количество новых вышек, а это дорого. Эффективность передачи сигналов от уже существующих вышек можно повысить с помощью созданных в ИППИ РАН интеллектуальных поверхностей. Эти устройства работают подобно зеркалам, но отражают не свет, а радиосигналы. Перенаправляя с их помощью радиоволны, можно усиливать их и тем самым улучшать качество связи, поясняют авторы проекта.

До сих пор прототипы таких поверхностей создавали по дорогой технологии изготовления печатных плат, когда на пластинах, не проводящих ток, с помощью обработки химическими реагентами формируется очень тонкое медное покрытие. Вместо этого ученые ИППИ РАН использовали 3D-печать. В качестве материала для таких элементов они выбрали ударопрочный полистирол: недорогой материал пропускает радиоволны и практически не искажает их, благодаря чему его удобно использовать в качестве основы отражающих элементов. Такую полистирольную основу исследователи напечатали на 3D-принтере, придав внутренней поверхности структуру в виде ячеек, затем на поверхность наклеили проводящий слой из медной фольги.

Эксперименты показали, что сочетание 3D-печатной сотовой структуры и простого в изготовлении покрытия из фольги позволило получить элемент с рабочей полосой частот на сорок процентов шире существующих аналогов. Благодаря этому устройства на основе таких элементов смогут передавать данные с большей скоростью.

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда, результаты опубликованы в журнале IEEE Access.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.