Технология МФТИ: Алгоритм для патч-антенн
Ученые Московского физико-технического института (МФТИ) разработали инновационный алгоритм, который в сотни раз ускоряет процесс проектирования патч-антенн, используемых в дронах, смартфонах, Wi-Fi-роутерах и спутниковой связи.
Технология, представленная на 67-й конференции МФТИ, сокращает время разработки с нескольких недель до нескольких часов, что значительно удешевляет и ускоряет производство.
Что такое патч-антенны?
Патч-антенны — это компактные и легкие устройства, представляющие собой металлическую пластину на диэлектрической подложке. Они широко применяются в:
- Мобильных устройствах (смартфоны, планшеты).
- Беспилотных летательных аппаратах (дроны).
- Спутниковой связи.
- Wi-Fi-роутерах.
Оптимизация их геометрических параметров (форма, размеры, зазоры) требует сложных расчетов и тысяч итераций, что традиционно занимает недели и увеличивает стоимость.
Суть разработки
Новый алгоритм МФТИ оптимизирует процесс проектирования, заменяя традиционные стохастические методы, основанные на пробах и ошибках, более эффективным подходом. Тестирование в программах FEKO и pSeven показало:
- Простая патч-антенна на 10 ГГц: спроектирована за 109 итераций.
- Двухдиапазонная антенна: 586 итераций.
- Всенаправленная антенна на 1,9 ГГц: 99 итераций.
Это в десятки раз меньше, чем требуется традиционными методами (тысячи итераций). Алгоритм адаптируется для разных задач — от бытовых устройств до сложных систем БПЛА и спутников.
Преимущества технологии
- Скорость: Сокращение времени проектирования с недель до часов.
- Экономия: Снижение стоимости производства за счет уменьшения итераций.
- Универсальность: Применима для антенн различного назначения.
- Доступность: Делает устройства, такие как дроны и гаджеты, дешевле и доступнее.
Контекст и значимость
Разработка особенно актуальна на фоне роста производства дронов в России: в 2024 году рынок гражданских БПЛА вырос на 45%, достигнув 35,9 млрд рублей, а с 2025 по 2027 годы выделено 21 млрд рублей на развитие технологий БПЛА. Новый алгоритм может стать ключевым элементом в масштабировании производства компонентов для дронов и других устройств.
Дополнительные разработки МФТИ
Ранее МФТИ представил технологию 3D-печати антенн для сетей 5G и 6G с использованием проводящих полимеров и металлического напыления. Это также снижает себестоимость, но новый алгоритм фокусируется на проектировании, а не на физическом производстве.
Перспективы
Технология МФТИ открывает возможности для:
- Ускорения разработки новых моделей дронов и гаджетов.
- Снижения зависимости от импортных комплектующих за счет упрощения производства.
- Поддержки космических и военных технологий, где патч-антенны играют ключевую роль.
Эта разработка укрепляет позиции России в области высокотехнологичного производства и может повлиять на глобальный рынок электроники и БПЛА.
