Спешу развеять возможный скепсис по поводу разведения «соплей» о тяжестях новаторов в России. Речь пойдет именно о замечательной и передовой технологии.

Высокочувствительные антенны на основе массива управляемых пассивных рассеивателей

Данная технология может применяться к различным типам антенн на очень широком частотном диапазоне от сотен мегагерц до 10 ГГц. Технология совершенно новая и не имеет аналогов.

Как известно, антенны с фазированной антенной решеткой (ФАР) до настоящего времени не нашли широкого применения в беспроводных системах связи, доступных на массовом рынке телекоммуникационного оборудования (в сетях WiMax, LTE, 3G, WiFi и т.п.). Были единичные попытки создания таких коммерческих антенных систем, но результаты были не пригодными для массового применения.

И виной тому является значительная стоимость подобных устройств, связанная с высокой ценой СВЧ элементов (фазовращателей, волноводов и т.д.), на которых построено большинство современных антенных систем с управляемыми диаграммами направленности и, что еще более важно, программное обеспечение, являющееся весьма нетривиальной задачей в рамках данной технологии.

Между тем использование таких антенн привело бы к качественному скачку в возможностях беспроводных коммуникаций.

Забегая вперед скажу, что решение уже есть, но обо всем по порядку.

Приведу основные преимущества, схематичное описание технологии, варианты возможного применения технологии и подведу краткий итог.

Преимущества

Антенны изготовленные по данной технологии, обладают следующими преимуществами:

• Низкая себестоимость — до $500 для базовых станций и до $100 для клиентских станций;
• Автоматическое формирование распределенных беспроводных сетей со множеством узлов;
• Минимизация влияния источников помех на качество связи;
• Минимизация отрицательного влияния на качество связи отражений сигнала от окружающих объектов;
• Определение направления на движущийся источник сигнала;
• Низкое энергопотребление;
• Высокая скорость переключения конечных состояний;
• Быстрый интерфейс коммуникации с вычислительным устройством;
• Высокая точность выходного сигнала (напряжения);
• Возможность переконфигурации.

Описание технологии

Концептуальная схема высокочувствительной антенны на 2,4 ГГц, обладающей высоким коэффициентом усиления и возможностью секторного сканирования:



Антенна состоит из зеркала (a), образованного трехмерным массивом управляемых рассеивателей, и приемопередающего элемента (облучателя) (b).

В качестве управляемых рассеивателей предполагается использование электрических вибраторов, нагруженных в центре емкостным импедансом, значение которого может изменяться. Вариация импеданса нагрузки позволяет настраивать фазу рассеянной вибратором волны. Одновременно с этим изменяется и амплитуда рассеянного поля. Предлагаемая конструкция (при которой рассеиватели размещаются в пространстве, а не на плоскости) позволяет произвольным образом изменять взаимное расположение рассеивателей, что расширяет возможности по оптимизации ее структуры для получения тех или иных характеристик.

Принцип работы:


Принцип работы изделия следующий — для эффективного приема излучения, значения нагрузок рассеивателей должны выбираться таким образом, чтобы фазы волн, создаваемых рассеивателями, обеспечивали оптимальное сложение этих волн в точке расположения приемопередающего элемента (облучателя).

Для воплощения описанной концепции была рассчитана конструкция рассеивателя — электрического диполя, а также архитектура всего зеркала, сформированного из рассеивателей. Кроме того, определена конструкция облучателя зеркала и его расположение относительно рассеивателей.

Конструкция рассеивателя:


Рассеиватель представляет собой одностороннюю печатную плату и образован плечами диполя (a), трансформатором импеданса — длинной линией (b), варикапом ©, подключенным к длинной линии, шунтирующими дросселями (d), отделяющими ВЧ часть рассеивателя от управляющих линий (e), по которым к варикапу прикладывается напряжение смещения. Длинная линия (трансформатор импеданса) введена в конструкцию для расширения диапазона изменения импеданса нагрузки на входе диполя.

Однако основным звеном в технологии, является программное обеспечение отвечающее за формирование требуемой диаграммы направленности. Была выбрана система управления использующая механизмы самоорганизации (самонастройки) массива рассеивателей.

Возможные варианты коммерциализации технологии

• Создание 3G / LTE модема, оборудованного управляемой антенной;
• Создание WiFi точки доступа, оборудованной управляемой антенной;
• Создание самонастраиваемых антенн для быстроразворачиваемых на неподготовленных территориях систем связи (в том числе с большим числом узлов);
• Создание RFID систем большой дальности;
• Создание клиентских терминалов для систем спутниковой связи;
• Создание охранных радиолокационных систем;
• Создание систем пеленгации подвижных объектов, передвигающихся по ограниченной территории;
• Создание распределенных антенных систем (технология DAS).

Послесловие

Стоит отметить, что технология досконально проработана, была опробована в реальных условиях и показала превосходные результаты.
Также, несомненным является и тот факт, что перспективы у данной технологии крайне высоки, если не сказать, что за ней будущее.
Для более детального описания можно ознакомиться с презентацией.

Спасибо за внимание. Буду рад любым вопросам, замечаниям. И предложениям инвестирования.