Российские учёные создали алгоритм для быстрого проектирования антенн

Новый метод ускоряет разработку Wi‑Fi, спутниковых и дроновых антенн в несколько раз

В России разработали алгоритм, который значительно ускоряет проектирование патч‑антенн — компактных устройств для Wi‑Fi, спутниковой связи и беспроводных технологий. Метод учёных Московского физико‑технического института (МФТИ) сокращает время расчётов с тысяч до сотен итераций и позволяет создавать антенны нестандартной формы, оптимизированные под конкретные задачи. Об этом пишут «Известия».

Традиционно антенны проектируют вручную, подбирая форму и параметры методом проб и ошибок. Новый алгоритм использует упрощённую математическую модель, которая анализирует изменения конструкции и автоматически находит оптимальный вариант. Это похоже на машинное обучение: система «учится» на каждом шаге, избегая лишних расчётов.

«Патч‑антенны, по сути, — это небольшие «радиоантенны», используемые в компактных устройствах — мобильных телефонах, спутниках, дронах и роботах. По сути это металлическая пластина на диэлектрической подложке. Обычно они изготавливаются с применением технологии печатных плат и чаще всего имеют простую форму — прямоугольник или круг», — пояснил Максим Артюшин, инженер-исполнитель отдела прикладных исследований и разработки передовых решений для мобильной связи МФТИ.

По словам учёного, алгоритм универсален и может применяться для самых разных задач — от проектирования антенн для бытовых устройств, таких как Wi‑Fi‑роутеры, до сложных высокотехнологичных систем: роботов и космических спутников. В частности, метод позволяет создавать антенны со сложной геометрией, что повышает их эффективность в динамических средах — например, при работе дронов. Кроме того, алгоритм учитывает жёсткие условия эксплуатации в низкоорбитальном космосе.

«Обычный способ моделирования строится на том, что инженеры рассчитывают параметры антенны по формулам, а затем уточняют их с помощью компьютерного моделирования. Этот процесс, как правило, связан с перебором множества вариантов и требует много времени. Новая методика избавляет от этой инерции: алгоритм сам «придумывает» оптимальную форму, а не ограничивается привычными схемами», — добавил он.

Метод уже протестирован в инженерных программах FEKO и DT Seven. Так, двухдиапазонную антенну удалось рассчитать за сотни итераций вместо тысяч.

«При проектировании патч‑антенн сложности возникают, когда требуется получить нестандартную, нетривиальную топологию с особыми характеристиками — например, для сверхширокополосных систем или поддержки нескольких диапазонов», — отметил Алексей Космынин, директор компании Matrix Wave и член Гильдии “Фронтиры науки”.

«Главная проблема традиционного подхода — мы моделируем «с ходу»: задаём геометрию, параметры материалов и выполняем расчёты, требующие сотен, а то и тысяч итераций. Новый алгоритм устанавливает оптимальный дизайн автоматически, по заданным правилам, что существенно экономит время», — пояснил он.

«Преимущества новой методики — адаптивность: оптимальный дизайн выбирает программный продукт, а не инженер методом «тыка». Однако, по словам Александра Зямятина, доктора технических наук, заведующего секцией кибербезопасности РАНИМИ ТСУ, у отечественных решений традиционно не хватает экосистемы — нет сообщества разработчиков, системы обучения и сертификации специалистов, качественной сервисной поддержки», — рассказал эксперт.
Антон Аверьянов, генеральный директор группы компаний ST IT Group, подчеркнул сходство технологии с алгоритмами машинного обучения: «Разработка упрощает проектирование патч‑антенн, но окончательный вариант всё равно требует полного тестирования с учётом всех спецификаций», — заключил он.