Ученые и инженеры Томского университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) создали компактный фазовращатель отражательного типа (RTPS) для антенн связи 5G и 6G. Устройство размером 0,1×0,21 длины волны на рабочей частоте изготовлено по обычной технологии печатных плат без использования дорогих материалов. Фазовращатель сдвигает фазу сигнала до 180 градусов за миллисекунды без механических движений, что позволяет базовой станции мгновенно перенаправлять луч на движущийся смартфон.
Как устроен фазовращатель
В основе разработки — направленный ответвитель с трансформацией импеданса на двойных экранированных связанных линиях. Он подключен к варакторам — диодам с управляемой емкостью, которые отражают сигнал и меняют его фазу. Такая конструкция увеличивает фазовый сдвиг при том же варакторе и уменьшает габариты элемента. Для управления требуется всего одно напряжение, а СВЧ‑тракт и цепь управления гальванически развязаны, что решает проблему многолинейной настройки, характерную для аналогов.
Характеристики и применение
По данным измерений, вносимые потери устройства составляют 1,3±0,7 дБ, обратные потери — лучше 11 дБ. Фазовращатель работает в диапазоне 2,2–2,8 ГГц, который используется для мобильного интернета, Wi‑Fi и Bluetooth. Технология подходит для базовых станций, беспилотников и умных автомобилей.
Планы по развитию
Разработка вписывается в программу ТУСУР по отечественной СВЧ‑электронике для связи. Совместно с «Решетневым» университет создает активную фазированную антенную решетку для космических аппаратов: серийное производство компонентов планируется запустить к 2028 году, опытные образцы бортовых антенн — к 2029. С НПК «ТЕСАРТ» в ТУСУР разработаны приемо‑передающие модули для спутниковых АФАР, которые в перспективе помогут объединить наземные и космические сети 5G/6G. Ранее вуз выпустил кремниевые чипы размером около 1×1,5 мм — цифровой аттенюатор и малошумящий усилитель, которые в будущем можно совместить с фазовращателем на одной микросхеме, снизив энергопотребление и цену производства.