The object of research, development or design (in Russian) : Цель исследования на 2022-2024 годы – изучение интеграции широкополосной технологии монолитных СВЧ интегральных схем (MMIC) на базе CMOS/GaAs с использованием антенн с фазированной решеткой для создания широкополосного, высокомощного радиочастотного фронт-энда с высокой скоростью передачи данных для безопасной обработки смешанных сигналов в беспроводных и 5G приложениях

The object of research, development or design (in Kazakh) : 2022-2024 жылдардағы зерттеудің мақсаты – кең жолақты, жоғары қуатты радиожиілікті алдыңғы жоспарды жасау үшін CMOS/GaAs негізіндегі монолитті СВЧ интегралды схемалар (MMIC) технологиясын фазалық антенналармен біріктіруді зерттеу және сымсыз және 5G қолданбалары үшін аралас сигналдарды қауіпсіз өңдеу.

Aim of work (in Russian) : Цели проекта на 2022-2024 годы заключаются в использовании свободного от лицензирования диапазона частот 57-65 ГГц для переднего плана беспроводной связи в безопасных 5G приложениях. Распространение беспроводного сигнала в этом частотном диапазоне сопровождается атмосферным затуханием, что предоставляет уникальные преимущества, а также некоторые недостатки. Данный проект направлен на использование преимуществ и разработку решений для устранения недостатков

Aim of work (in Kazakh) : 2022-2024 жылдарға арналған жобаның мақсаттары 57-65 ГГц диапазонын лицензиясыз сымсыз байланыстың алдыңғы жоспары үшін қауіпсіз 5G қолданбаларына пайдалану. Бұл жиіліктегі сымсыз сигналдың таралуы атмосфералық әлсіреумен жүреді, бұл бірегей артықшылықтарды ұсынады, сондай-ақ кейбір кемшіліктері бар. Жоба артықшылықтарды пайдалану және кемшіліктерді жою үшін шешімдер әзірлеуге бағытталған.

Методы исследования (на русском) : Моделирование с использованием MATLAB. Формирование луча. Технология MMIC с использованием ADS. Проектирование антенн с фазированной решеткой с помощью CST. Метод наименьших квадратов (LS). Метод минимизации среднего квадратичного отклонения (MMSE). Метод максимального правдоподобия (ML). Рекурсивный метод наименьших квадратов (RLS). Измерение потерь на пути. Анализ отношения сигнал/шум (SNR). Оценка вероятности битовой ошибки (BER).

Методы исследования (на казахском) : MATLAB көмегімен модельдеу. Сәуле қалыптастыру. ADS көмегімен MMIC технологиясы. CST арқылы фазалық антенналарды жобалау. Ең кіші квадраттар әдісі (LS). Орташа квадраттық қателікті минимизациялау әдісі (MMSE). Ең ықтималдық әдісі (ML). Қайталамалы ең кіші квадраттар әдісі (RLS). Жол жоғалтуды өлшеу. Сигнал/шу қатынасын (SNR) талдау. Биттік қате ықтималдығын (BER) бағалау.

Obtained results and novelty (in Russian) : В 2022-2024 годах результаты исследования продемонстрировали значительный прогресс в разработке фронт-энда беспроводной связи в диапазоне 57-65 ГГц для безопасных 5G приложений, с акцентом на усовершенствованные конструкции антенн с фазированной решеткой, использующие высокопроизводительные диэлектрические материалы, такие как Rogers RT5880, Тефлон и LTCC A6M. Моделирование, проведенное с помощью CST Microwave Studio, выявило Rogers RT5880 как оптимальный выбор благодаря его превосходному усилению, широкой полосе пропускания и согласованию импеданса на частотах миллиметровых волн 60 ГГц. Интеграция матрицы Батлера в конструкцию антенны значительно улучшила возможности формирования луча, обеспечивая создание высоконаправленных лучей, необходимых для снижения потерь на пути. В исследовании также были решены проблемы затухания сигнала путем обширного моделирования потерь на пути и полевых испытаний на кампусе Назарбаев Университета, где такие условия окружающей среды, как метели, подчеркнули влияние погоды на распространение сигнала, с показателем потерь на пути 4,12 на улице и 2,77 в помещении. Кроме того, изучение алгоритмов оценки канала показало эффективность таких методов, как формирование луча и массивный MIMO, в повышении энергетической и спектральной эффективности, значительном снижении задержек и оптимизации передачи данных, что создает прочную основу для высокопроизводительных и безопасных систем связи 5G.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 2022-2024 жылдары зерттеу нәтижелері қауіпсіз 5G қолданбалары үшін 57-65 ГГц диапазонындағы сымсыз байланыс фронт-эндісін жасау бағытында айтарлықтай прогресті көрсетті, Rogers RT5880, Тефлон және LTCC A6M сияқты жоғары өнімді диэлектрлік материалдарды қолданатын фазалық антенналарды жетілдіруге назар аударылды. CST Microwave Studio көмегімен жүргізілген модельдеу, Rogers RT5880-ды 60 ГГц миллиметрлік толқын жиіліктерінде жоғары күшейтуі, кең жолақты өткізу қабілеті және импедансты сәйкестендіруі арқасында оңтайлы таңдау ретінде анықтады. Антенна құрылымына Батлер матрицасын интеграциялау сәуле қалыптастыру мүмкіндіктерін айтарлықтай жақсартты, сигналдың таралуын төмендету үшін қажет жоғары бағытталған сәулелерді жасауға мүмкіндік берді. Зерттеуде, сондай-ақ сигналдың әлсіреу мәселелері Назарбаев Университетінің кампусында жүргізілген кең жолды модельдеу және далалық сынақтар арқылы шешілді, мұнда боран сияқты қоршаған орта жағдайлары ауа райының сигнал таратуға әсерін атап көрсетті, ашық ауада жол жоғалту көрсеткіші 4,12, ал іште 2,77 болды. Сонымен қатар, арнаны бағалау алгоритмдерін зерттеу сәуле қалыптастыру және үлкен MIMO сияқты әдістердің энергетикалық және спектрлік тиімділікті арттыруда, кешігулерді айтарлықтай азайтуда және деректерді жеткізуді оңтайландыруда тиімді екенін көрсетті, бұл жоғары өнімді және қауіпсіз 5G байланыс жүйелері үшін берік негіз жасайды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Более высокая излучаемая выходная мощность и соответствующая более высокая эффективность приводят к расширению диапазона и более длительному сроку службы батареи для широкополосных и высокоскоростных беспроводных недорогих потребительских приложений. Эти методы проектирования могут также использоваться для фазированных антенных решеток в других приложениях, например, спутниковой связи, правоохранительных органов, безопасности и т. д.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жоғары сәуле шығару қуаты және сәйкес жоғары тиімділік кең жолақты және жоғары деректер жылдамдығы жоғары сымсыз арзан тұтынушылық қолданбалар үшін ұзартылған диапазон мен батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады. Бұл дизайн әдістерін басқа қолданбаларда фазалық жиым антенналары үшін де қолдануға болады, мысалы: спутниктік байланыс, құқық қорғау, қауіпсіздік және т.б.

Level of implementation (in Russian) : Измерения в диапазоне 60 ГГц проводились как в помещении, так и на открытом воздухе в условиях снежной бури.

Level of implementation (in Kazakh) : 60 ГГц диапазонынан асатын өлшеу қарлы боран жағдайлары бар ішкі және сыртқы сценарийлер үшін орындалды.

Efficiency (in Russian) : a) Исследовал интеграцию широкополосной 60 ГГц КМОП/GaAs монолитной СВЧ интегральной схемы [MMIC] технологии; b) Исследовал интеграцию технологии MMIC и фазированной антенной решетки для создания широкополосного, мощного, высокоскоростного ВЧ-интерфейса для многогигабитной и защищенной смешанной обработки сигналов беспроводных и 5G приложений c) Проанализировал и разработал несколько эффективных систем и моделей для сетей 5G в диапазонах mmWave d) Опубликовал несколько публикаций в высококачественных изданиях

Efficiency (in Kazakh) : a) Кең жолақты 60 ГГц CMOS/GaAs монолитті микротолқынды интегралды схема [MMIC] технологиясының интеграциясы зерттелді; b) MMIC технологиясы мен фазалық жиым антенна әдістерін біріктіру зерттелді, көп гигабиттік және қауіпсіз аралас сигналдарды өңдеу үшін сымсыз және 5G қолданбалары үшін кең жолақты, жоғары қуатты, жоғары деректер жылдамдығы РЖ алдыңғы жағын шығару c) mmWave диапазондары арқылы 5G желілері үшін бірнеше тиімді жүйелер мен модельдерді талдады және жобалады г) Жоғары сапалы орындарда бірнеше басылымдар шығарылды

Field of application (in Russian) : БЕСПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ, ПРИМЕНЕНИЕ 5G, 57-65 ГГЦ, ТЕХНОЛОГИЯ МИКРОСХЕМ МОНТАЖА, АНАЛИЗ ПОТЕРЬ НА ПУТИ, МИЛЛИМЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ ДЛЯ 5G

Field of application (in Kazakh) : СЫМСЫЗ БАЙЛАНЫС, 5G ҚОЛДАНЫЛУЫ, 57-65 ГГЦ, MMIC ТЕХНОЛОГИЯСЫ, ЖОЛ ЖОҒАЛТУДЫ ТАЛДАУ, 5G ҮШІН МИЛЛИМЕТРЛІК ТОЛҚЫНДАР