А. А. Макарян1, А. Ю. Ганицев2, О. В. Терехин3, Е. А. Нефедов4
1–4 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

1 AlexeyMakaryan@yandex.ru

Постановка проблемы. Развитие сетей мобильной связи требует одновременной работы базовых станций в нескольких разнесенных частотных диапазонах, включая как исторически используемые полосы 2G–4G (791–2690 МГц), так и новые для 5G диапазоны: N78 (3,3–3,8 ГГц) и N79 (4,4–4,9 ГГц). Это создает актуальную задачу разработки новых типов антенных систем, сочетающих широкополосность, многодиапазонность, компактность, поддержку традиционных режимов и возможность реализации MIMO для новых частотных диапазонов.

Цель. Провести анализ текущего состояния и перспективных направлений разработки широкополосных и многодиапазонных антенных элементов и антенных решеток для базовых станций поколения 5G.

Результаты. Выявлены основные направления развития антенных технологий: увеличение полосы рабочих частот, внедрение технологий Massive MIMO и beamforming. Показано, что ответом на вызовы 5G является переход к проектированию на основе широкополосных элементов (магнитоэлектрические диполи, веерообразные излучатели) и архитектуре совмещенных фазированных антенных решеток. Обобщены современные методы формирования многочастотных антенн, включая применение метаматериалов, искусственных магнитных проводников и частотно-селективных структур для подавления помех и обеспечения развязки между диапазонами.

Практическая значимость. Применение рассмотренных методов позволит создавать компактные, эффективные и универсальные антенные системы, соответствующие требованиям развертывания и эксплуатации сетей поколения 5G.

Макарян А.А., Ганицев А.Ю., Терехин О.В., Нефедов Е.А. Эволюция антенных систем в системах сотовой связи // Антенны. 2026. № 1. С. 69–81. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202601-06

1. Никитина В.Н., Калинина Н.И., Ляшко Г.Г. и др. Особенности архитектуры сетей 5G. Вероятностное прогнозирование воздействия электромагнитных полей радиочастот на население (обзор литературы) // Гигиена окружающей среды. 2021. С. 793–795.
2. Антенны базовых станций в сотовых сетях – обзор [Электронный ресурс] / URL: https://nag.ru/material/28189/pdf (дата обращения: 22.08.2025).
3. Guide to base station antennas – Tesswave [Электронный ресурс] / URL: https://www.tesswave.com/ru/guide-to-base-station-antennas/ (дата обращения: 22.08.2025).
4. Cook S., Shamim A. Inkjet printing of novel wideband and high gain antennas on low-cost paper substrate // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012. V. 60. № 9. P. 4148–4156.
5. Ericsson mobility report. November 2024 [Электронный ресурс] / URL: https://www.ericsson.com/en/reports-and-papers/mobility-report/reports/november-2024 (дата обращения: 22.08.2025).
6. Facts and figures 2024: Reporting on global connectivity [Электронный ресурс] / URL: https://www.itu.int/hub/publication/d-ind-ict_mdd-2024/ (дата обращения: 22.08.2025).
7. Отчет о развитии сетей связи и оказании услуг связи в Российской Федерации за 2024 год [Электронный ресурс] / URL: https://rkn.gov.ru/development/annual_report/ (дата обращения: 22.08.2025).
8. Карта покрытия 5G по всему миру [Электронный ресурс] / URL: https://www.nperf.com/ru/map/5g (дата обращения: 22.08.2025).
9. Патент № 2237325. Многодиапазонная антенная решетка / К. Пуэнте Балиарда. Опубл. 27.09.2004.
10. Fujimoto K., James J.R. Antennas for base stations in wireless communications. Norwood, MA: Artech House. 2001.
11. Revaz D., Quevedo-Teruel O., Ghalib A., Johansson A.J. Design of a planar Eleven antenna for 5G base station applications // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2018. V. 66. № 12. P. 7353–7361.
12. Попов В.И., Скуднов В.А., Васильев А.С. Антенны базовых станций в сотовых сетях мобильной связи. Современное состояние и перспективы развития // Евразийский союз ученых. 2015. № 11-3 (20) [Электронный ресурс] / URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/antenny-bazovyh-stantsiy-v-sotovyh-setyah-mobilnoy-svyazi-sovremennoe-sostoyanie-i-perspektivy-razvitiya (дата обращения: 22.08.2025).
13. Пономарев Л.И., Степаненко В.И. Сканирующие многочастотные совмещенные антенные решетки / Под ред. Л.И. Пономарева. М.: Радиотехника. 2009.
14. Пономарев Л.И., Манаенков Е.В., Терехин О.В. и др. Двухдиапазонные совмещенные фазированные антенные решетки // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. Т. 76. № 5. С. 5–25.
15. Гринев А.Ю., Измайлов А.А. Теоретическое и экспериментальное исследование двухдиапазонной антенной решетки // Радиотехника и электроника. 2021. T. 66. № 12. С. 1155–1164.
16. Овчинникова Е.В., Куран М., Ганицев А.Ю. Совмещенные антенны Ku-диапазона для систем спутниковой связи и телевидения // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2024. Т. 202. № 5. С. 36–43.
17. Iswandi A.M.N.Z., Jaya A.K.D., Rahayu E.S. Modification of multi band printed dipole antenna for indoor base station of LTE Systems // 10th International Conference on Information Technology and Electrical Engineering (ICITEE). Bali, Indonesia. 2018. P. 551–555.
18. He Y., Pan Z., Cheng X., Qiao J., Tentzeris M.M. A novel dual-band, dual-polarized, miniaturized and low-profile base station antenna // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2015. V. 63. № 12. P. 5399–5408.
19. Min L., Wang R., Yasir J.M., et al. A miniaturized dual-band dual-polarized band-notched slot antenna array with high isolation for base station applications // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2020. V. 68. № 2. P. 795–804.
20. Huang H., Liu Y., Gong S. A dual-broadband, dual-polarized base station antenna for 2G/3G/4G applications // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2017. V. 16. P. 1111–1114.
21. Ищенко Е.А., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Федоров С.М. Многодиапазонная патч-антенна на основе активного метаматериала // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2022. Т. 18. № 3. С. 113.
22. Vadlamudi R., Kumar S.D. Triple-band DP, low profile and high gain antenna with high isolation for 4G (band 40/41) and 5G BTS applications // IEEE 3rd 5G World Forum (5GWF). Bangalore, India. 2020. P. 479–483.
23. Пономарев Л.И., Скородумов А.И., Ганицев А.Ю. Антенные системы сотовой связи. М.: Вузовская книга. 2015.