Антенна миллиметрового диапазона с интегрированной фазоуправляемой метаповерхностью для адаптивных приложений B5G

Представлена конструкция антенны миллиметрового диапазона с интегрированной фазоуправляемой метаповерхностью для перспективных адаптивных систем беспроводной связи B5G. Антенная система сочетает планарную антенную решетку из 32 патч-антенн с активной метаповерхностью на основе микрорезонаторов со встроенными варикапами, что обеспечивает формирование узконаправленного луча и его электронное отклонение в различных направлениях. Питающая сеть обеспечивает синфазное возбуждение излучателей с разбросом фаз не более 16° и амплитудным разбалансом менее 3,8 дБ на частоте 25,7 ГГц. Элементарная ячейка метаповерхности реализует резонанс Гюйгенса, что дает коэффициент прохождения не хуже –3,5 дБ и отражение менее –15 дБ. За счет изменения напряжения смещения варикапов от 0 до 20 В достигается диапазон электронной перестройки фазы порядка 304°, позволяющий динамически управлять направлением луча. Численное моделирование подтвердило возможность формирования узконаправленного луча с электронным отклонением в широком диапазоне углов (до 40°). Предложенная конструкция обладает низким профилем, технологичностью и удовлетворяет требованиям адаптивных антенных систем перспективных стандартов связи для повышения энергоэффективности и пространственного мультиплексирования. Результаты демонстрируют высокую перспективность применения разработанной антенны в реконфигурируемых антенных системах миллиметрового диапазона.

1. On Challenges of Sixth-Generation (6G) Wireless Networks: A Comprehensive Survey of Requirements, Applications, and Security Issues / M. S. Akbar [et al.] // Journal of Network and Computer Applications. 2025. Vol. 233.

2. Pourgholamhossein, Z. Reconfigurable Huygens’ Metasurface-Based Unit-Cell and Electronically Steerable Active Flat-Lens Antenna at the Ka-Band / Z. Pourgholamhossein, T. A. Denidni // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2024. Vol. 73, No 5. P. 2791–2803.

3. 1 Bit Electronically Reconfigurable Folded Reflectarray Antenna Based on Pin Diodes for Wide-Angle Beam-Scanning Applications / Z. Wang [et al.] // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2020. Vol. 68, No 9. P. 6806–6810.

4. Rotshild, D. Realization and Validation of Continuous Tunable Metasurface for High Resolution Beam Steering Reflector at K‐Band Frequency / D. Rotshild, A. Abramovich // International Journal of RF and Microwave Computer‐Aided Engineering. 2021. Vol. 31, No 4.

5. Verho, S. Design of a Compact and Minimalistic Intermediate Phase Shifting Feed Network for Ka-Band Electrical Beam Steering / S. Verho, J. Y. Chung // Sensors. 2024. Vol. 24, No 4.

6. Dynamic Metasurface Reflectors Based on Coupled Resonators for Simultaneous Magnitude and Phase Control / M. K. Emara [et al.] // IEEE Access. 2023. Vol. 11. P. 129552–129565.

7. Ge, Y. Broadband Folded Transmitarray Antenna Based on an Ultrathin Transmission Polarizer / Y. Ge, C. Lin, Y. Liu // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2018. Vol. 66, No 11. P. 5974–5981.

8. Сравнительный анализ антенных систем Ка-диапазона с сетью питания на основе несимметричной и симметричной полосковых линий / И. А. Фаняев [и др.] // Известия Гомельского государственного университета имени Франциска Скорины. 2026. № 3. С. 117–122.

9. Активная передающая бианизотропная метаповерхность с функцией управления фазой для B5G/6G приложений беспроводной связи / И. А. Фаняев [и др.] // Проблемы физики, математики и техники. 2025. Т. 65, № 4. С. 103–107.