Китайские исследователи разработали гибкую антенну миллиметрового диапазона для сетей 5G из фотобумаги, которая, по их словам, снижает затраты на материалы более чем на 95%.
Эта разработка потенциально устраняет ключевое препятствие на пути к масштабному внедрению 5G на флоте.
В исследовании, опубликованном в рецензируемом китайском журнале Ship Research под руководством Ян Вэньдуна из Ляонинского технического университета, описана гибкая антенна с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO), разработанная специально для судовой связи 5G.
По словам разработчиков, инновация позволит «создать антенны для связи на миллиметровых волнах, подходящие для использования в сложных условиях на кораблях».
В этой конструкции дорогие и жёсткие традиционные подложки, используемые в высокотехнологичной электронике, были заменены на коммерчески доступную глянцевую фотобумагу толщиной менее 0,3 мм в сочетании с токопроводящей медной пастой, нанесённой методом трафаретной печати.
Исследователи заявили, что разработанная конструкция позволяет сократить затраты на материалы более чем на 95 процентов по сравнению с традиционными микроволновыми подложками, а также предлагает биоразлагаемый продукт, пригодный для крупномасштабного развертывания. Бумажная антенна позиционируется как недорогое и масштабируемое решение для связи на «последней миле».
Разработка этой технологии происходит на фоне того, как военно-морские силы по всему миру изучают способы интеграции 5G в морские операции. ВМС США сосредоточились на высокотехнологичных решениях, основанных на спутниковой связи на низкой околоземной орбите, в рамках таких программ, как SEA2 (Sailor Edge Afloat and Ashore), с контрактами на десятки миллионов долларов на каждое развертывание.
Несмотря на низкую стоимость, разработччики отметили стабильную работу антенны. «Благодаря использованию недорогих фотобумажных подложек удалось достичь значимого баланса между производительностью и стоимостью», — написали они.
В конструкции используется тонкий воздушный зазор для противодействия помехам сигнала от металлических корпусов судов, что стабилизирует диаграмму направленности. В статье говорится, что благодаря защитному покрытию антенна выдерживает воздействие влажности, солевого тумана и многократного изгиба, поддерживая при этом два диапазона 5G (28 ГГц и 38 ГГц) через четырехпортовую MIMO-систему для высокой пропускной способности.
Согласно статье, крестообразная развязывающая структура минимизировала помехи между плотно расположенными антеннами, обеспечивая уровень изоляции лучше, чем −32 дБ (примерно 0,6 на тысячу). Лабораторные испытания показали эффективность излучения, превышающую 80 процентов, с пиковыми коэффициентами усиления 4,3 и 3,8 дБи, единицей измерения фокусирующей способности антенных сигналов.
Наиболее примечательно то, что антенна имеет размеры 25 мм на 43 мм. В отличие от жестких, дорогостоящих альтернатив, которые плохо подходят для изогнутых поверхностей кораблей и требований к скрытности, эта версия может быть нанесена как наклейка на перегородки или трубопроводы.