Антенны для базовых станций пятого поколения с широкополосными и многодиапазонными элементами. Применение частотно-селективных антенн

А. А. Макарян; А. Ю. Ганицев; О. В. Терехин; Е. А. Нефедов

doi:10.18127/j03209601-202603-07

Антенны для базовых станций пятого поколения с широкополосными и многодиапазонными элементами. Применение частотно-селективных антенн

А. А. Макарян¹, А. Ю. Ганицев², О. В. Терехин³, Е. А. Нефедов⁴

обзорная статья УДК 621.396 Страницы: 70-85 doi.org/10.18127/j03209601-202603-07

^1,2,3,4 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

Ключевые слова: Сети подвижной связи 5G/6G частотно-селективные антенны многодиапазонные антенны метаматериалы базовые станции

Аннотация

Постановка проблемы. Развитие сетей подвижной связи предполагает использование одновременно нескольких частотных диапазонов. В связи с этим актуальной становится разработка решений на основе многодиапазонных широкополосных совмещенных антенных решеток. Современная тенденция модернизации сетей передачи данных предполагает переход к стандартам 5G, что требует интеграции новых излучающих структур в существующие антенные устройства. Одним из возможных решений является добавление внешнего антенного модуля, специально предназначенного для работы на частотах 5G. Альтернативным подходом является разработка частотно-селективных (ЧС) антенн, которые обладают способностью пропускать радиоволны с минимальными искажениями и потерями, что критично для высокоскоростной передачи данных.

Цель. Провести анализ современных подходов в проектировании многочастотных широкополосных антенных систем для сотовых станций поколений 5G/6G.

Результаты. Рассмотрены современные подходы с использованием элементов с «перекрывающимися» полосами частот, комбинированные структуры с многополосными элементами, материалы и геометрические структуры с частотной избирательностью. Особое внимание уделено методам совмещения высоко- и низкочастотных решеток с акцентом на создание излучателей, обладающих минимальным взаимным влиянием на элементы других диапазонов. Показано, что использование метаматериалов, перфорированных структур и специализированных геометрий позволяет минимизировать экранирующий эффект низкочастотных элементов и обеспечить стабильную передачу сигналов в высокочастотных диапазонах многочастотных решеток.

Практическая значимость. Результаты проведенного обзора могут быть полезны при создании антенн современных базовых станций сотовой связи.

Поступила: 01.04.2026
Одобрена: 24.04.2026
Принята: 15.05.2026

Для цитирования

Макарян А.А., Ганицев А.Ю., Терехин О.В., Нефедов Е.А. Антенны для базовых станций пятого поколения с широкополосными и многодиапазонными элементами. Применение частотно-селективных антенн // Антенны. 2026. № 3. С. 70–85. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202603-07

Список источников

Anwar R.S., Mao L., Ning H. Frequency selective surfaces: A review // Applied Sciences. 2018. V. 8. № 9. P. 1689.
Гринев А.Ю., Измайлов А.А., Цитович А.А. Антенны на основе частотно-селективных структур со свойствами частично отражающей поверхности // Электромагнитные волны и электронные системы. 2019. Т. 24. № 1. C. 37–51.
Елизаров А.А., Кухаренко А.С. Микроволновые частотно-селективные устройства на резонансных отрезках электродинамических замедляющих систем и структурах с метаматериалами. М.: Изд. дом Высшей школы экономики. 2019.
Гринев А.Ю., Волков А.П. Теоретическое и экспериментальное исследование частотно-селективных структур для снижения рассеивающих свойств фазированной антенной решетки // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64. № 6. С. 549–557.
Веденкин Д.А., Шаронов Д.Е. Анализ характеристик управляемой частотно-селективной поверхности в СВЧ диапазоне // Инженерный вестник Дона. 2017. № 2.
Патент РФ № 2737621. Полосно-пропускающая частотно-селективная поверхность. Опубл. 12.11.2019.
Патент РФ № 2258284. Двухдиапазонная совмещенная волноводная антенная решетка с частотно-селективной развязкой между апертурами / Е.В. Захаров, А.С. Ильинский, Ю.В. Медведев и др. Опубл. 10.08.2004.
Soric J., Ra’di Y., Farfan D. et al. Radio-transparent dipole antenna based on a metasurface cloak // Nature Communications. 2022. V. 13. Article number 1114.
Syeda F.J., Qammer H.A., Imran M.A. et al. Design and analysis of millimeter-wave antennas for the fifth generation networks and beyond. 2019. P. 1–7.
Pawar S., Lee D., Skinner H. et al. Decoupling and cloaking of rectangular and circular patch antennas and interleaved antenna arrays with planar coated metasurfaces at C-band frequencies – Design and simulation study // Sensors. 2024. V. 24. P. 291.
Ud D.I., Alibakhshikenari M., Virdee B.S. et al. Frequency-selective surface-based MIMO antenna array for 5G millimeter-wave applications // Sensors. 2023. 23(15). 7009.
Jang D., Wang S., Kim H. et al. Design of a shared-aperture dual-loop antenna using a mutual complementary shape to improve an electromagnetic transparent characteristics between S/X-band elements // IEEE Access. 2024. V. 12. P. 21199–21206.
He D., Yu Q., Chen Y. et al. Dual-band shared-aperture base station antenna array with electromagnetic transparent antenna elements // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. V. 69. № 9. P. 5596–5606.
Tao J. et al. Design of electromagnetic transparent antennas based on drude metasurface for high-band compatibility // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2024. V. 72. № 6. P. 4911–4919.
Guo C., Zhou B., Su G. et al. A novel electromagnetic transparent antenna for 4G/5G dual-band share-aperture array // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2024. V. 23. № 4. P. 1171–1175.
Ni S., Li X., Yin J. et al. A compact quad-band shared-aperture antenna based on electromagnetic transparent structure // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2024. V. 23. № 3. P. 1020–1024.
Yang S.J., Yang Y., Zhang X.Y. Low scattering element-based aperture-shared array for multiband base stations // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. V. 69. № 12. P. 8315–8324.
Sun Y., Zhang J., Mei P. et al. Tri-band dual-polarized shared-aperture antenna arrays with wide-angle scanning and low profile for 5G base stations // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2024. V. 72. № 3. P. 2455–2467.
Кабанов И.Н., Комаров В.В., Мещанов В.П. Частотно-избирательные свойства двухслойных крестообразных метаповерхностей // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2015. Т. 2. С. 142–144.
Кабанов И.Н., Комаров В.В., Мещанов В.П. Частотно-селективный поглотитель миллиметровых волн // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2016. Т. 2. С. 140–142.
Zhang C., Zhang Y., Dai X. et al. A dual-polarized broadband high gain base station antenna with an octagonal structure // IEEE Access. 2023. V. 11. P. 35984–35992.
He Y., Lv S., Zhao L. et al. A compact dual-band and dual-polarized millimeter-wave beam scanning antenna array for 5G mobile terminals // IEEE Access. 2021. V. 9. P. 109042–109052.

[1] Anwar R.S., Mao L., Ning H. Frequency selective surfaces: A review // Applied Sciences. 2018. V. 8. № 9. P. 1689.

[2] Гринев А.Ю., Измайлов А.А., Цитович А.А. Антенны на основе частотно-селективных структур со свойствами частично отражающей поверхности // Электромагнитные волны и электронные системы. 2019. Т. 24. № 1. C. 37–51.

[3] Елизаров А.А., Кухаренко А.С. Микроволновые частотно-селективные устройства на резонансных отрезках электродинамических замедляющих систем и структурах с метаматериалами. М.: Изд. дом Высшей школы экономики. 2019.

[4] Гринев А.Ю., Волков А.П. Теоретическое и экспериментальное исследование частотно-селективных структур для снижения рассеивающих свойств фазированной антенной решетки // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64. № 6. С. 549–557.

[5] Веденкин Д.А., Шаронов Д.Е. Анализ характеристик управляемой частотно-селективной поверхности в СВЧ диапазоне // Инженерный вестник Дона. 2017. № 2.

[6] Патент РФ № 2737621. Полосно-пропускающая частотно-селективная поверхность. Опубл. 12.11.2019.

[7] Патент РФ № 2258284. Двухдиапазонная совмещенная волноводная антенная решетка с частотно-селективной развязкой между апертурами / Е.В. Захаров, А.С. Ильинский, Ю.В. Медведев и др. Опубл. 10.08.2004.

[8] Soric J., Ra’di Y., Farfan D. et al. Radio-transparent dipole antenna based on a metasurface cloak // Nature Communications. 2022. V. 13. Article number 1114.

[9] Syeda F.J., Qammer H.A., Imran M.A. et al. Design and analysis of millimeter-wave antennas for the fifth generation networks and beyond. 2019. P. 1–7.

[10] Pawar S., Lee D., Skinner H. et al. Decoupling and cloaking of rectangular and circular patch antennas and interleaved antenna arrays with planar coated metasurfaces at C-band frequencies – Design and simulation study // Sensors. 2024. V. 24. P. 291.

[11] Ud D.I., Alibakhshikenari M., Virdee B.S. et al. Frequency-selective surface-based MIMO antenna array for 5G millimeter-wave applications // Sensors. 2023. 23(15). 7009.

[12] Jang D., Wang S., Kim H. et al. Design of a shared-aperture dual-loop antenna using a mutual complementary shape to improve an electromagnetic transparent characteristics between S/X-band elements // IEEE Access. 2024. V. 12. P. 21199–21206.

[13] He D., Yu Q., Chen Y. et al. Dual-band shared-aperture base station antenna array with electromagnetic transparent antenna elements // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. V. 69. № 9. P. 5596–5606.

[14] Tao J. et al. Design of electromagnetic transparent antennas based on drude metasurface for high-band compatibility // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2024. V. 72. № 6. P. 4911–4919.

[15] Guo C., Zhou B., Su G. et al. A novel electromagnetic transparent antenna for 4G/5G dual-band share-aperture array // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2024. V. 23. № 4. P. 1171–1175.

[16] Ni S., Li X., Yin J. et al. A compact quad-band shared-aperture antenna based on electromagnetic transparent structure // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2024. V. 23. № 3. P. 1020–1024.

[17] Yang S.J., Yang Y., Zhang X.Y. Low scattering element-based aperture-shared array for multiband base stations // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021. V. 69. № 12. P. 8315–8324.

[18] Sun Y., Zhang J., Mei P. et al. Tri-band dual-polarized shared-aperture antenna arrays with wide-angle scanning and low profile for 5G base stations // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2024. V. 72. № 3. P. 2455–2467.

[19] Кабанов И.Н., Комаров В.В., Мещанов В.П. Частотно-избирательные свойства двухслойных крестообразных метаповерхностей // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2015. Т. 2. С. 142–144.

[20] Кабанов И.Н., Комаров В.В., Мещанов В.П. Частотно-селективный поглотитель миллиметровых волн // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2016. Т. 2. С. 140–142.

[21] Zhang C., Zhang Y., Dai X. et al. A dual-polarized broadband high gain base station antenna with an octagonal structure // IEEE Access. 2023. V. 11. P. 35984–35992.

[22] He Y., Lv S., Zhao L. et al. A compact dual-band and dual-polarized millimeter-wave beam scanning antenna array for 5G mobile terminals // IEEE Access. 2021. V. 9. P. 109042–109052.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи