Российские учёные приблизили появление нового поколения спутниковой связи — исследователи научились управлять радиоволнами через свойства материалов

Изображение сгенерировано ChatGPT

Учёные Новгородского государственного университета разработали рекомендации по созданию нового поколения перестраиваемых СВЧ-устройств, которые могут использоваться в системах радиолокации, спутниковой связи, телекоммуникационном оборудовании и современных антенных комплексах. Исследователи определили наиболее эффективные материалы и параметры конструкций, позволяющие управлять характеристиками радиосигналов с высокой точностью и минимальными энергозатратами.

В основе работы лежит изучение так называемых магнитоэлектрических композитов — многослойных структур, состоящих из ферромагнитных и пьезоэлектрических материалов. Такие устройства позволяют изменять параметры радиочастотных сигналов не механическими регуляторами, а с помощью электрического напряжения.

Как пояснил заведующий кафедрой проектирования и технологии радиоаппаратуры НовГУ, доктор физико-математических наук Мирза Бичурин, принцип работы основан на магнитоэлектрическом эффекте. При подаче напряжения пьезоэлектрический слой незначительно изменяет свои размеры и передаёт механическое воздействие на феррит. В результате меняются его магнитные свойства, что позволяет управлять резонансной частотой, фазой сигнала и другими параметрами электронных устройств.

По словам одного из авторов исследования Руслана Кафарова, эффективность такого управления напрямую зависит как от выбора материалов, так и от формы конструкции. Особое внимание учёные уделили магнитной анизотропии феррита — свойству материала по-разному реагировать на магнитное поле в зависимости от его направления.

Проведённые эксперименты показали, что наилучшие результаты обеспечивают ферритовые элементы в форме тонких пластин или дисков. Не менее важным фактором оказалась и качество обработки поверхности. Для достижения максимального эффекта шероховатость материала должна быть менее 0,5 нанометра — это примерно в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса.

Отдельно исследователи сравнили различные пьезоэлектрические материалы. Выяснилось, что широко применяемая цирконат-титанатная керамика обеспечивает относительно слабый эффект перестройки. Значительно лучшие результаты показали монокристаллы PMN-PT и PZT-PT с определённой ориентацией кристаллической решётки. Такие материалы позволяют заметно сильнее изменять магнитные характеристики феррита под действием электрического поля и, соответственно, расширяют диапазон настройки устройств.

Полученные результаты могут найти применение при разработке перестраиваемых СВЧ-фильтров, фазовращателей, вентилей и активных фазированных антенных решёток. Подобные решения востребованы в современных системах связи, радиолокации, спутниковой навигации и беспроводной передаче данных, где критически важны высокая точность настройки, компактность оборудования и низкое энергопотребление.

Источник: https://www.ixbt.com/news/2026/06/14/rossijskie-uchjonye-priblizili-pojavlenie-novogo-pokolenija-sputnikovoj-svjazi--issledovateli-nauchilis-upravljat.html