naujienų reklamjuostė

Naujienos

Metapaviršių naudojimas siekiant pagerinti plačiajuosčio PCB antenų stiprinimą ir izoliaciją 5G iki 6 GHz ryšio sistemoms

plačiajuostė PCB antena (1)

Šiame darbe siūloma kompaktiška integruota kelių įėjimų kelių išėjimų (MIMO) metasurface (MS) plačiajuostė antena, skirta po 6 GHz penktos kartos (5G) belaidžio ryšio sistemoms. Akivaizdi siūlomos MIMO sistemos naujovė yra jos platus veikimo dažnių juostos plotis, didelis stiprinimas, nedideli tarpkomponentiniai atstumai ir puiki MIMO komponentų izoliacija. Antenos spinduliavimo taškas yra sutrumpintas įstrižai, iš dalies įžemintas, o antenos veikimui pagerinti naudojami metapaviršiai. Siūlomo prototipo integruotos vienos MS antenos miniatiūriniai matmenys yra 0,58λ × 0,58λ × 0,02λ. Modeliavimo ir matavimo rezultatai rodo plačiajuosčio ryšio našumą nuo 3,11 GHz iki 7,67 GHz, įskaitant didžiausią pasiektą 8 dBi stiprinimą. Keturių elementų MIMO sistema sukurta taip, kad kiekviena antena būtų statmena viena kitai, išlaikant kompaktišką dydį ir plačiajuosčio ryšio veikimą nuo 3,2 iki 7,6 GHz. Siūlomas MIMO prototipas yra suprojektuotas ir pagamintas ant Rogers RT5880 substrato su mažais nuostoliais ir miniatiūriniais 1,05? 1.05? 0,02?, o jo veikimas vertinamas naudojant siūlomą kvadratinio uždarojo žiedo rezonatorių matricą su 10 x 10 padalintu žiedu. Pagrindinė medžiaga yra ta pati. Siūlomas galinės plokštės metapaviršius žymiai sumažina antenos atgalinę spinduliuotę ir manipuliuoja elektromagnetiniais laukais, taip pagerindamas pralaidumą, stiprinimą ir MIMO komponentų izoliaciją. Palyginti su esamomis MIMO antenomis, siūloma 4 prievadų MIMO antena pasiekia didelį 8,3 dBi stiprinimą, o vidutinis bendras efektyvumas yra iki 82 % 5G iki 6 GHz dažnių juostoje ir gerai atitinka išmatuotus rezultatus. Be to, sukurta MIMO antena pasižymi puikiu našumu: gaubtinės koreliacijos koeficientas (ECC) yra mažesnis nei 0,004, įvairovės stiprinimas (DG) yra apie 10 dB (>9,98 dB) ir didelė MIMO komponentų izoliacija (>15,5 dB). charakteristikos. Taigi siūloma MS pagrindu sukurta MIMO antena patvirtina jos pritaikymą žemesnio nei 6 GHz 5G ryšio tinklams.
5G technologija yra neįtikėtina belaidžio ryšio pažanga, kuri leis greitesnius ir saugesnius tinklus milijardams prijungtų įrenginių, naudotojams suteiks „nulinės“ delsos laiką (mažiau nei 1 milisekundę) ir pristatys naujas technologijas, įskaitant elektroniką. Medicininė priežiūra, intelektinis ugdymas. , išmanieji miestai, išmanieji namai, virtuali realybė (VR), išmaniosios gamyklos ir transporto priemonių internetas (IoV) keičia mūsų gyvenimą, visuomenę ir pramonės šakas1,2,3. JAV Federalinė ryšių komisija (FCC) padalija 5G spektrą į keturias dažnių juostas4. Žemesnė nei 6 GHz dažnių juosta yra įdomi tyrėjams, nes ji leidžia palaikyti ryšį dideliais atstumais dideliu duomenų perdavimo greičiu5,6. Žemesnio nei 6 GHz 5G spektro paskirstymas pasauliniam 5G ryšiui parodytas 1 paveiksle, o tai rodo, kad visos šalys svarsto galimybę 5G ryšiui naudoti mažesnio nei 6 GHz spektrą7,8. Antenos yra svarbi 5G tinklų dalis, todėl reikės daugiau bazinių stočių ir vartotojo terminalų antenų.
Mikrojuostos antenos turi plonumo ir plokščios struktūros pranašumus, tačiau jų pralaidumas ir stiprinimas yra ribotas9,10, todėl buvo atlikta daug tyrimų, siekiant padidinti antenos stiprinimą ir pralaidumą; Pastaraisiais metais antenų technologijose buvo plačiai naudojami metapaviršiai (MS), ypač siekiant pagerinti stiprinimą ir pralaidumą11,12, tačiau šios antenos apsiriboja vienu prievadu; MIMO technologija yra svarbus belaidžio ryšio aspektas, nes duomenims perduoti vienu metu galima naudoti kelias antenas, taip pagerinant duomenų perdavimo spartą, spektrinį efektyvumą, kanalo talpą ir patikimumą13,14,15. MIMO antenos yra potencialios kandidatės į 5G programas, nes jos gali perduoti ir priimti duomenis keliais kanalais nereikalaujant papildomos galios16,17. Abipusis MIMO komponentų sujungimo efektas priklauso nuo MIMO elementų vietos ir MIMO antenos stiprinimo, o tai yra didelis iššūkis tyrėjams. 18, 19 ir 20 paveiksluose pavaizduotos įvairios MIMO antenos, veikiančios 5G žemesnio nei 6 GHz dažnių juostoje, ir visos jos rodo gerą MIMO izoliaciją ir našumą. Tačiau šių siūlomų sistemų stiprinimas ir veikimo pralaidumas yra nedideli.
Metamedžiagos (MM) yra naujos medžiagos, kurių gamtoje nėra ir kurios gali manipuliuoti elektromagnetinėmis bangomis, taip pagerindamos antenų veikimą21,22,23,24. MM dabar plačiai naudojamas antenų technologijoje, siekiant pagerinti spinduliuotės modelį, dažnių juostos plotį, stiprinimą ir izoliaciją tarp antenos elementų ir belaidžio ryšio sistemų, kaip aptarta 25, 26, 27, 28. 2029 m. keturių elementų MIMO sistema, pagrįsta metasurface, kuriame antenos dalis yra įterpta tarp metapaviršiaus ir žemės be oro tarpo, o tai pagerina MIMO veikimą. Tačiau šis dizainas turi didesnį dydį, mažesnį veikimo dažnį ir sudėtingą struktūrą. Siūlomoje 2 prievadų plačiajuosčio MIMO antenoje yra elektromagnetinė juosta (EBG) ir įžeminimo kilpa, siekiant pagerinti MIMO30 komponentų izoliaciją. Sukurta antena pasižymi geru MIMO įvairovės našumu ir puikia dviejų MIMO antenų izoliacija, tačiau naudojant tik du MIMO komponentus, stiprinimas bus mažas. Be to, in31 taip pat pasiūlė itin plačiajuostę (UWB) dviejų prievadų MIMO anteną ir ištyrė jos MIMO veikimą naudodama metamedžiagas. Nors ši antena gali veikti UWB, jos stiprinimas yra mažas, o izoliacija tarp dviejų antenų yra prasta. Darbe 32 siūloma 2 prievadų MIMO sistema, kuri naudoja elektromagnetinės juostos tarpo (EBG) reflektorius, kad padidintų stiprinimą. Nors sukurta antenų matrica turi didelį stiprinimą ir gerą MIMO įvairovės našumą, dėl didelio dydžio jį sunku pritaikyti naujos kartos ryšio įrenginiuose. Kita reflektoriaus pagrindu sukurta plačiajuosčio ryšio antena buvo sukurta 33 m., kai reflektorius buvo integruotas po antena su didesniu 22 mm tarpu, o didžiausias stiprinimas buvo mažesnis – 4,87 dB. Paper 34 projektuoja keturių prievadų MIMO anteną, skirtą mmWave programoms, kuri yra integruota su MS sluoksniu, kad pagerintų MIMO sistemos izoliaciją ir stiprinimą. Tačiau ši antena užtikrina gerą stiprinimą ir izoliaciją, tačiau turi ribotą pralaidumą ir prastas mechanines savybes dėl didelio oro tarpo. Panašiai, 2015 m., buvo sukurta trijų porų, 4 prievadų peteliškės formos, į paviršių integruota MIMO antena, skirta mmWave ryšiui, kurios maksimalus stiprinimas yra 7,4 dBi. B36 MS naudojamas 5G antenos gale, siekiant padidinti antenos stiprinimą, kur metapaviršius veikia kaip atšvaitas. Tačiau MS struktūra yra asimetriška ir mažiau dėmesio skiriama vienetinių ląstelių struktūrai.
Remiantis aukščiau pateiktais analizės rezultatais, nė viena iš aukščiau paminėtų antenų neturi didelio stiprinimo, puikios izoliacijos, MIMO našumo ir plačiajuosčio ryšio aprėpties. Todėl vis dar reikia metapaviršinės MIMO antenos, kuri galėtų aprėpti platų 5G spektro dažnių diapazoną žemiau 6 GHz su dideliu stiprėjimu ir izoliacija. Atsižvelgiant į aukščiau paminėtos literatūros apribojimus, žemesnio nei 6 GHz belaidžio ryšio sistemoms siūloma plačiajuostė keturių elementų MIMO antenų sistema, turinti didelį stiprinimą ir puikų įvairovę. Be to, siūloma MIMO antena pasižymi puikia MIMO komponentų izoliacija, nedideliais elementų tarpais ir dideliu spinduliavimo efektyvumu. Antenos pleistras yra sutrumpintas įstrižai ir dedamas ant metapaviršiaus su 12 mm oro tarpu, kuris atspindi atgalinę antenos spinduliuotę ir pagerina antenos stiprinimą bei kryptingumą. Be to, siūloma viena antena naudojama kuriant keturių elementų MIMO anteną su puikiu MIMO našumu, kiekvieną anteną statant viena kitai statmenai. Tada sukurta MIMO antena buvo integruota ant 10 × 10 MS matricos su varine galine plokšte, kad būtų pagerintas spinduliavimo efektyvumas. Konstrukcija pasižymi plačiu veikimo diapazonu (3,08–7,75 GHz), dideliu 8,3 dBi padidėjimu ir dideliu vidutiniu 82% efektyvumu, taip pat puikia, didesne nei –15,5 dB, MIMO antenos komponentų izoliacija. Sukurta MS pagrindu sukurta MIMO antena buvo imituojama naudojant 3D elektromagnetinės programinės įrangos paketą CST Studio 2019 ir patvirtinta atliekant eksperimentinius tyrimus.
Šiame skyriuje pateikiamas išsamus siūlomos architektūros ir vienos antenos projektavimo metodikos įvadas. Be to, modeliuoti ir stebėti rezultatai yra išsamiai aptariami, įskaitant sklaidos parametrus, stiprinimą ir bendrą efektyvumą su ir be metapaviršių. Antenos prototipas buvo sukurtas ant Rogers 5880 mažo nuostolio dielektrinio pagrindo, kurio storis 1,575 mm, o dielektrinė konstanta 2,2. Dizainui sukurti ir imituoti buvo naudojamas elektromagnetinio simuliatoriaus paketas CST studio 2019.
2 paveiksle parodyta siūloma vieno elemento antenos architektūra ir dizaino modelis. Remiantis nusistovėjusiomis matematinėmis lygtimis37, antena susideda iš tiesiškai maitinamos kvadratinės spinduliuotės taško ir varinės įžeminimo plokštumos (kaip aprašyta 1 veiksme) ir rezonuoja labai siauru dažniu 10,8 GHz, kaip parodyta 3b paveiksle. Pradinis antenos radiatoriaus dydis nustatomas pagal tokį matematinį ryšį37:
Kur \(P_{L}\) ir \(P_{w}\) yra pleistro ilgis ir plotis, c reiškia šviesos greitį, \(\gamma_{r}\) yra pagrindo dielektrinė konstanta . , \(\gamma_{reff }\) reiškia efektyviąją spinduliuotės taško dielektrinę vertę, \(\Delta L\) reiškia dėmės ilgio pokytį. Antrajame etape buvo optimizuota antenos galinė plokštė, padidinant varžos dažnių juostos plotį, nepaisant labai mažo 10 dB varžos dažnių juostos pločio. Trečiajame etape tiektuvo padėtis perkeliama į dešinę, o tai pagerina siūlomos antenos impedanso pralaidumą ir varžos atitikimą38. Šiame etape antena demonstruoja puikų 4 GHz dažnių juostos plotį ir taip pat apima spektrą žemiau 6 GHz 5G. Ketvirtasis ir paskutinis etapas apima kvadratinių griovelių išgraviravimą priešinguose spinduliuotės taško kampuose. Šis lizdas žymiai išplečia 4,56 GHz dažnių juostos plotį, kad apimtų žemesnio nei 6 GHz 5G spektrą nuo 3,11 GHz iki 7,67 GHz, kaip parodyta 3b paveiksle. Siūlomo projekto priekiniai ir apatiniai perspektyviniai vaizdai pateikti 3a paveiksle, o galutiniai optimizuoti būtini projektiniai parametrai yra tokie: SL = 40 mm, Pw = 18 mm, PL = 18 mm, gL = 12 mm, fL = 11. mm, fW = 4 ,7 mm, c1 = 2 mm, c2 = 9,65 mm, c3 = 1,65 mm.
a) Suprojektuotos vienos antenos vaizdai iš viršaus ir užpakalio (CST STUDIO SUITE 2019). b) S parametro kreivė.
Metasurface yra terminas, reiškiantis periodinį vienetinių langelių masyvą, esantį tam tikru atstumu vienas nuo kito. Metasurfaces yra veiksmingas būdas pagerinti antenos spinduliavimo efektyvumą, įskaitant pralaidumą, stiprinimą ir MIMO komponentų izoliaciją. Dėl paviršiaus bangų sklidimo įtakos metapaviršiai sukuria papildomus rezonansus, kurie prisideda prie geresnio antenos veikimo39. Šiame darbe siūlomas epsilon-neigiamas metamedžiagos (MM) įrenginys, veikiantis 5G juostoje žemiau 6 GHz. MM, kurio paviršiaus plotas yra 8 mm × 8 mm, buvo sukurtas ant mažų nuostolių Rogers 5880 substrato, kurio dielektrinė konstanta yra 2,2, o storis - 1,575 mm. Optimizuotas MM rezonatoriaus pleistras susideda iš vidinio apskrito padalijimo žiedo, prijungto prie dviejų modifikuotų išorinių padalintų žiedų, kaip parodyta 4a paveiksle. 4a paveiksle apibendrinti galutiniai optimizuoti siūlomos MM sąrankos parametrai. Vėliau, naudojant atitinkamai 5 × 5 ir 10 × 10 ląstelių matricas, buvo sukurti 40 × 40 mm ir 80 × 80 mm metapaviršiaus sluoksniai be vario pagrindo ir su varine užpakaline plokšte. Siūloma MM struktūra buvo modeliuojama naudojant 3D elektromagnetinio modeliavimo programinę įrangą „CST studio suite 2019“. Pagamintas siūlomos MM matricos struktūros ir matavimo sąrankos prototipas (dviejų prievadų tinklo analizatorius PNA ir bangolaidžio prievadas) parodytas 4b paveiksle, siekiant patvirtinti CST modeliavimo rezultatus analizuojant faktinį atsaką. Matavimo sąrankoje buvo naudojamas Agilent PNA serijos tinklo analizatorius kartu su dviem bangolaidžio bendraašiais adapteriais (A-INFOMW, dalies numeris: 187WCAS), kad būtų galima siųsti ir priimti signalus. Prototipas 5 × 5 masyvas buvo patalpintas tarp dviejų bangolaidžių bendraašių adapterių, sujungtų bendraašiu kabeliu su dviejų prievadų tinklo analizatoriumi (Agilent PNA N5227A). Agilent N4694-60001 kalibravimo rinkinys naudojamas tinklo analizatoriui kalibruoti bandomojoje gamykloje. Siūlomo prototipo MM masyvo modeliuoti ir CST stebėti sklaidos parametrai parodyti 5a paveiksle. Matyti, kad siūloma MM struktūra rezonuoja 5G dažnių diapazone žemiau 6 GHz. Nepaisant nedidelio 10 dB dažnių juostos pločio skirtumo, modeliuoti ir eksperimentiniai rezultatai yra labai panašūs. Stebėto rezonanso rezonansinis dažnis, dažnių juostos plotis ir amplitudė šiek tiek skiriasi nuo modeliuojamųjų, kaip parodyta 5a paveiksle. Šie skirtumai tarp stebimų ir modeliuojamų rezultatų atsiranda dėl gamybos trūkumų, nedidelių tarpų tarp prototipo ir bangolaidžio prievadų, bangolaidžio prievadų ir masyvo komponentų sujungimo efektų ir matavimo leistinų nuokrypių. Be to, tinkamai įdėjus sukurtą prototipą tarp bangolaidžio prievadų eksperimentinėje sąrankoje, gali atsirasti rezonanso poslinkis. Be to, kalibravimo fazės metu buvo pastebėtas nepageidaujamas triukšmas, dėl kurio atsirado skaitinių ir išmatuotų rezultatų neatitikimų. Tačiau, nepaisant šių sunkumų, siūlomas MM masyvo prototipas puikiai veikia dėl stiprios koreliacijos tarp modeliavimo ir eksperimento, todėl jis puikiai tinka mažesnio nei 6 GHz 5G belaidžio ryšio programoms.
a) Vieneto elemento geometrija (S1 = 8 mm, S2 = 7 mm, S3 = 5 mm, f1, f2, f4 = 0,5 mm, f3 = 0,75 mm, h1 = 0,5 mm, h2 = 1,75 mm) (CST STUDIO SUITE) ) 2019) (b) MM matavimo sąrankos nuotrauka.
a) metamedžiagos prototipo sklaidos parametrų kreivių modeliavimas ir patikrinimas. b) MM vieneto elemento dielektrinės konstantos kreivė.
Atitinkami veiksmingi parametrai, tokie kaip efektyvioji dielektrinė konstanta, magnetinis pralaidumas ir lūžio rodiklis, buvo tiriami naudojant CST elektromagnetinio simuliatoriaus įtaisytus papildomo apdorojimo metodus, siekiant toliau analizuoti MM vieneto elemento elgesį. Efektyvūs MM parametrai gaunami iš sklaidos parametrų naudojant patikimą rekonstrukcijos metodą. Šios pralaidumo ir atspindžio koeficiento lygtys: (3) ir (4) gali būti naudojamos lūžio rodikliui ir varžai nustatyti (žr. 40).
Tikroji ir įsivaizduojama operatoriaus dalys atitinkamai pavaizduotos (.)' ir (.)“, o sveikoji reikšmė m atitinka tikrąjį lūžio rodiklį. Dielektrinė konstanta ir pralaidumas nustatomi pagal formules \(\varepsilon { } = { }n/z,\) ir \(\mu = nz\), kurios yra pagrįstos atitinkamai varža ir lūžio rodikliu. MM struktūros efektyviosios dielektrinės konstantos kreivė parodyta 5b paveiksle. Esant rezonansiniam dažniui, efektyvioji dielektrinė konstanta yra neigiama. 6a, b paveiksluose parodytos siūlomo vieneto elemento efektyvaus pralaidumo (μ) ir efektyvaus lūžio rodiklio (n) vertės. Pažymėtina, kad išgauti pralaidumai turi teigiamų realių verčių, artimų nuliui, o tai patvirtina siūlomos MM struktūros epsilono neigiamas (ENG) savybes. Be to, kaip parodyta 6a paveiksle, rezonansas esant pralaidumui, artimam nuliui, yra stipriai susijęs su rezonansiniu dažniu. Sukurtas vienetinis elementas turi neigiamą lūžio rodiklį (6b pav.), o tai reiškia, kad siūlomas MM gali būti naudojamas antenos veikimui pagerinti21,41.
Sukurtas vienos plačiajuosčio ryšio antenos prototipas buvo pagamintas siekiant eksperimentiškai išbandyti siūlomą dizainą. 7a, b paveiksluose pavaizduoti siūlomo prototipo vienos antenos, jos konstrukcinių dalių ir artimojo lauko matavimo sąrankos (SATIMO) vaizdai. Siekiant pagerinti antenos veikimą, sukurtas metapaviršius dedamas sluoksniais po antena, kaip parodyta 8a paveiksle, su aukščiu h. Vienos antenos gale 12 mm intervalais buvo uždėtas vienas 40 mm x 40 mm dvigubo sluoksnio metapaviršius. Be to, vienos antenos galinėje pusėje 12 mm atstumu yra metapaviršius su galine plokšte. Pritaikius metapaviršių, vienos antenos našumas gerokai pagerėjo, kaip parodyta 1 ir 2 paveiksluose. 8 ir 9 paveikslai. 8b paveiksle parodytos imituotos ir išmatuotos vienos antenos atspindžio diagramos be ir su metapaviršiais. Verta paminėti, kad antenos su metapaviršiumi aprėpties juosta yra labai panaši į antenos be metapaviršiaus aprėpties juostą. 9a, b paveiksluose parodytas modeliuoto ir stebimo vienos antenos stiprinimo ir bendro efektyvumo palyginimas be ir su MS veikimo spektre. Galima pastebėti, kad lyginant su ne metapaviršine antena, metapaviršinės antenos stiprinimas žymiai pagerėjo – nuo ​​5,15 dBi iki 8 dBi. Vieno sluoksnio metapaviršiaus, dviejų sluoksnių metapaviršiaus ir vienos antenos su užpakaliniu paviršiumi stiprinimas padidėjo atitinkamai 6 dBi, 6,9 dBi ir 8 dBi. Palyginti su kitais metasurfaces (vieno sluoksnio ir dviejų sluoksnių MC), vienos metasurface antenos su varine galine plokšte stiprinimas yra iki 8 dBi. Šiuo atveju metapaviršius veikia kaip reflektorius, sumažindamas antenos užpakalinę spinduliuotę ir manipuliuodamas elektromagnetinėmis bangomis, taip padidindamas antenos spinduliavimo efektyvumą, taigi ir stiprinimą. Bendras vienos antenos be ir su metapaviršiais efektyvumo tyrimas parodytas 9b paveiksle. Verta paminėti, kad antenos su ir be metapaviršiaus efektyvumas yra beveik vienodas. Žemesnio dažnio diapazone antenos efektyvumas šiek tiek sumažėja. Eksperimentinės ir modeliuojamos stiprinimo ir efektyvumo kreivės gerai sutampa. Tačiau yra nedideli skirtumai tarp modeliuotų ir patikrintų rezultatų dėl gamybos defektų, matavimo tolerancijos, SMA prievado ryšio praradimo ir laidų praradimo. Be to, antena ir MS reflektorius yra tarp nailoninių tarpiklių, o tai yra dar viena problema, turinti įtakos stebimiems rezultatams, palyginti su modeliavimo rezultatais.
(a) paveiksle parodyta baigta viena antena ir su ja susiję komponentai. b) Artimojo lauko matavimo sąranka (SATIMO).
a) Antenos sužadinimas naudojant metapaviršiaus atšvaitus (CST STUDIO SUITE 2019). b) Imituoti ir eksperimentiniai vienos antenos atspindžiai be ir su MS.
Siūlomos metapaviršinio efekto antenos (a) pasiekto stiprinimo ir (b) bendro efektyvumo modeliavimas ir matavimo rezultatai.
Spindulio modelio analizė naudojant MS. Vienos antenos artimojo lauko matavimai buvo atlikti UKM SATIMO artimojo lauko sistemų laboratorijos SATIMO artimojo lauko eksperimentinėje aplinkoje. 10a, b paveiksluose pavaizduoti modeliuoti ir stebimi E plokštumos ir H plokštumos spinduliavimo modeliai esant 5,5 GHz siūlomai vienai antenai su MS ir be jos. Sukurta viena antena (be MS) užtikrina nuoseklų dvikryptės spinduliuotės modelį su šoninių skilčių reikšmėmis. Pritaikius siūlomą MS reflektorių, antena suteikia vienkryptį spinduliuotės modelį ir sumažina užpakalinių skilčių lygį, kaip parodyta 10a, b paveiksluose. Verta paminėti, kad siūlomas vienos antenos spinduliavimo modelis yra stabilesnis ir vienakryptis su labai žemomis nugaros ir šoninėmis skiltimis, kai naudojamas metapaviršius su varine galine plokšte. Siūlomas MM matricos reflektorius sumažina antenos galines ir šonines skiltis, tuo pačiu pagerindamas spinduliuotę, nukreipdamas srovę vienakryptėmis kryptimis (10a, b pav.), taip padidindamas stiprinimą ir kryptingumą. Pastebėta, kad eksperimentinis spinduliuotės modelis buvo beveik panašus į CST modeliavimą, tačiau šiek tiek skyrėsi dėl įvairių surinktų komponentų nesutapimo, matavimo leistinų nuokrypių ir kabelių nuostolių. Be to, tarp antenos ir MS reflektoriaus buvo įdėtas nailono tarpiklis, o tai yra dar viena problema, turinti įtakos stebimiems rezultatams, palyginti su skaitiniais rezultatais.
Sukurtos vienos antenos (be MS ir su MS) spinduliavimo modelis 5,5 GHz dažniu buvo imituojamas ir išbandytas.
Siūloma MIMO antenos geometrija parodyta 11 paveiksle ir apima keturias atskiras antenas. Keturi MIMO antenos komponentai yra išdėstyti statmenai vienas kitam ant 80 × 80 × 1,575 mm matmenų pagrindo, kaip parodyta 11 paveiksle. Suprojektuotos MIMO antenos atstumas tarp elementų yra 22 mm, o tai yra mažesnis už artimiausią atitinkamą atstumą tarp antenos elementų. Sukurta MIMO antena. Be to, dalis įžeminimo plokštės yra taip pat, kaip ir viena antena. 12a paveiksle parodytos MIMO antenų (S11, S22, S33 ir S44) atspindžio vertės elgiasi taip pat, kaip ir vieno elemento antenos, rezonuojančios 3,2–7,6 GHz dažnių juostoje. Todėl MIMO antenos varžos dažnių juostos plotis yra lygiai toks pat kaip ir vienos antenos. MIMO komponentų sujungimo efektas yra pagrindinė mažo MIMO antenų pralaidumo praradimo priežastis. 12b paveiksle parodytas sujungimo poveikis MIMO komponentams, kur buvo nustatyta optimali izoliacija tarp MIMO komponentų. Izoliacija tarp 1 ir 2 antenų yra mažiausia – apie –13,6 dB, o tarp 1 ir 4 antenų – didžiausia – maždaug –30,4 dB. Dėl mažo dydžio ir didesnio pralaidumo ši MIMO antena turi mažesnį stiprinimą ir mažesnį pralaidumą. Izoliacija žema, todėl reikalingas didesnis armavimas ir izoliacija;
Siūlomos MIMO antenos projektavimo mechanizmas (a) vaizdas iš viršaus ir (b) įžeminimo plokštės. (CST Studio Suite 2019).
Siūlomos metapaviršinės MIMO antenos geometrinis išdėstymas ir sužadinimo metodas parodytas 13a paveiksle. 10x10 mm matrica, kurios matmenys 80x80x1,575 mm, skirta 12 mm aukščio MIMO antenos galinei pusei, kaip parodyta 13a paveiksle. Be to, metapaviršiai su varinėmis galinėmis plokštėmis yra skirti naudoti MIMO antenose, siekiant pagerinti jų veikimą. Atstumas tarp metapaviršiaus ir MIMO antenos yra labai svarbus norint pasiekti didelį stiprinimą, tuo pačiu leidžiant konstruktyvius trukdžius tarp antenos generuojamų bangų ir tų, kurios atsispindi nuo metapaviršiaus. Buvo atliktas platus modeliavimas, siekiant optimizuoti aukštį tarp antenos ir metapaviršiaus, kartu išlaikant ketvirčio bangos standartus, kad būtų užtikrintas didžiausias stiprinimas ir izoliacija tarp MIMO elementų. Reikšmingi MIMO antenos našumo patobulinimai, pasiekti naudojant metapaviršius su galinėmis plokštėmis, palyginti su metapaviršiais be galinių plokščių, bus parodyti tolesniuose skyriuose.
a) siūlomos MIMO antenos CST modeliavimo sąranka naudojant MS (CST STUDIO SUITE 2019), b) sukurtos MIMO sistemos atspindžio kreivės be MS ir su MS.
MIMO antenų su metapaviršiais ir be jų atspindžio koeficientai parodyti 13b paveiksle, kur pateikti S11 ir S44 dėl beveik vienodo visų MIMO sistemos antenų elgesio. Verta paminėti, kad MIMO antenos be ir su vienu metapaviršiumi -10 dB varžos juostos plotis yra beveik toks pat. Priešingai, siūlomos MIMO antenos varžos dažnių juostos plotį pagerina dviejų sluoksnių MS ir užpakalinės plokštės MS. Verta paminėti, kad be MS MIMO antena suteikia 81,5% (3,2–7,6 GHz) dalinį dažnių juostos plotį, palyginti su centriniu dažniu. Integravus MS su galine plokšte, siūlomos MIMO antenos varžos dažnių juostos plotis padidėja iki 86,3 % (3,08–7,75 GHz). Nors dviejų sluoksnių MS padidina pralaidumą, patobulinimas yra mažesnis nei MS su varine galine plokšte. Be to, dviejų sluoksnių MC padidina antenos dydį, padidina jos kainą ir apriboja diapazoną. Suprojektuota MIMO antena ir metapaviršiaus atšvaitas yra pagaminti ir patikrinti, siekiant patvirtinti modeliavimo rezultatus ir įvertinti tikrąjį veikimą. 14a paveiksle parodytas pagamintas MS sluoksnis ir MIMO antena su įvairiais sumontuotais komponentais, o 14b paveiksle parodyta sukurtos MIMO sistemos nuotrauka. MIMO antena montuojama ant metapaviršiaus, naudojant keturis nailoninius tarpiklius, kaip parodyta 14b paveiksle. 15a paveiksle parodytas sukurtos MIMO antenos sistemos artimojo lauko eksperimentinės sąrankos momentinis vaizdas. PNA tinklo analizatorius (Agilent Technologies PNA N5227A) buvo naudojamas sklaidos parametrams įvertinti ir artimo lauko emisijos charakteristikoms įvertinti bei apibūdinti UKM SATIMO artimojo lauko sistemų laboratorijoje.
a) SATIMO artimojo lauko matavimų nuotraukos (b) S11 MIMO antenos su MS ir be jos modeliuojamos ir eksperimentinės kreivės.
Šiame skyriuje pateikiamas siūlomos 5G MIMO antenos modeliuojamų ir stebimų S parametrų lyginamasis tyrimas. 15b paveiksle parodytas integruotos 4 elementų MIMO MS antenos eksperimentinis atspindžio grafikas ir palyginamas su CST modeliavimo rezultatais. Nustatyta, kad eksperimentiniai atspindžiai yra tokie patys kaip CST skaičiavimai, tačiau šiek tiek skyrėsi dėl gamybos defektų ir eksperimentinių leistinų nuokrypių. Be to, pastebėtas siūlomo MS pagrindu sukurto MIMO prototipo atspindys apima 5G spektrą, esantį žemiau 6 GHz, o varžos dažnių juostos plotis yra 4,8 GHz, o tai reiškia, kad 5G pritaikymas yra įmanomas. Tačiau išmatuotas rezonansinis dažnis, dažnių juostos plotis ir amplitudė šiek tiek skiriasi nuo CST modeliavimo rezultatų. Gamybos defektai, koax-SMA sujungimo nuostoliai ir lauko matavimo sąrankos gali sukelti skirtumus tarp išmatuotų ir modeliuojamų rezultatų. Tačiau, nepaisant šių trūkumų, siūlomas MIMO veikia gerai, užtikrindamas tvirtą suderinimą tarp modeliavimo ir matavimų, todėl jis puikiai tinka mažesnio nei 6 GHz 5G belaidėms programoms.
Imituotos ir stebimos MIMO antenos stiprinimo kreivės parodytos 2 ir 2 paveiksluose. Kaip parodyta atitinkamai 16a,b ir 17a,b paveiksluose, parodyta MIMO komponentų tarpusavio sąveika. Kai MIMO antenoms pritaikomi metapaviršiai, MIMO antenų izoliacija žymiai pagerėja. Izoliacijos diagramos tarp gretimų antenų elementų S12, S14, S23 ir S34 rodo panašias kreives, o įstrižainės MIMO antenos S13 ir S42 rodo panašiai didelę izoliaciją dėl didesnio atstumo tarp jų. Imituotos gretimų antenų perdavimo charakteristikos parodytos 16a paveiksle. Verta paminėti, kad 5G veikimo spektre žemiau 6 GHz minimali MIMO antenos be metapaviršiaus izoliacija yra –13,6 dB, o metapaviršiaus su galine plokšte – 15,5 dB. Stiprinimo diagrama (16a pav.) rodo, kad užpakalinės plokštės metapaviršius žymiai pagerina izoliaciją tarp MIMO antenos elementų, palyginti su vieno ir dviejų sluoksnių metapaviršiais. Ant gretimų antenos elementų vieno ir dviejų sluoksnių metapaviršiai užtikrina mažiausiai -13,68 dB ir -14,78 dB izoliaciją, o vario galinės plokštės metapaviršius suteikia maždaug -15,5 dB.
Imituotos MIMO elementų izoliacijos kreivės be MS sluoksnio ir su MS sluoksniu: (a) S12, S14, S34 ir S32 ir (b) S13 ir S24.
Siūlomų MS pagrindu sukurtų MIMO antenų eksperimentinės stiprinimo kreivės be ir su: (a) S12, S14, S34 ir S32 ir (b) S13 ir S24.
MIMO įstrižainės antenos stiprinimo grafikai prieš ir po MS sluoksnio pridėjimo parodyti 16b paveiksle. Verta paminėti, kad minimali izoliacija tarp įstrižainių antenų be metapaviršiaus (1 ir 3 antenos) yra – 15,6 dB visame veikimo spektre, o metapaviršiaus su galine plokšte – 18 dB. Metassurface metodas žymiai sumažina sujungimo efektus tarp įstrižinių MIMO antenų. Maksimali vieno sluoksnio metapaviršiaus izoliacija yra -37 dB, o dvisluoksnio metapaviršiaus ši vertė nukrenta iki -47 dB. Maksimali metapaviršiaus izoliacija su varine galine plokšte yra –36,2 dB, kuri mažėja didėjant dažnių diapazonui. Palyginti su vieno ir dviejų sluoksnių metapaviršiais be galinės plokštės, metapaviršiai su galine plokšte užtikrina puikią izoliaciją visame reikiamame veikimo dažnių diapazone, ypač 5G diapazone žemiau 6 GHz, kaip parodyta 16a, b paveiksluose. Populiariausioje ir plačiausiai naudojamoje 5G juostoje, žemesnėje nei 6 GHz (3,5 GHz), vieno ir dviejų sluoksnių metapaviršiai turi mažesnę izoliaciją tarp MIMO komponentų nei metapaviršiai su varinėmis galinėmis plokštėmis (beveik be MS) (žr. 16a, b pav.). Stiprinimo matavimai parodyti 17a, b paveiksluose, kuriuose parodyta atitinkamai gretimų antenų (S12, S14, S34 ir S32) ir įstrižainių antenų (S24 ir S13) izoliacija. Kaip matyti iš šių paveikslų (17a, b pav.), eksperimentinė izoliacija tarp MIMO komponentų gerai sutampa su imituota izoliacija. Nors yra nedidelių skirtumų tarp modeliuojamų ir išmatuotų CST verčių dėl gamybos defektų, SMA prievadų jungčių ir laidų nuostolių. Be to, antena ir MS reflektorius yra tarp nailoninių tarpiklių, o tai yra dar viena problema, turinti įtakos stebimiems rezultatams, palyginti su modeliavimo rezultatais.
ištyrė paviršiaus srovės pasiskirstymą esant 5, 5 GHz, kad racionalizuotų metapaviršių vaidmenį mažinant abipusį ryšį per paviršiaus bangų slopinimą42. Siūlomos MIMO antenos paviršiaus srovės pasiskirstymas parodytas 18 paveiksle, kur varoma antena 1, o likusi antenos dalis baigiama 50 omų apkrova. Kai antena 1 yra įjungta, gretimose antenose 5,5 GHz dažniu atsiras didelės abipusės sujungimo srovės, jei nėra metapaviršiaus, kaip parodyta 18a paveiksle. Priešingai, naudojant metapaviršius, kaip parodyta 18b–d pav., izoliacija tarp gretimų antenų pagerėja. Pažymėtina, kad gretimų laukų abipusio sujungimo efektas gali būti sumažintas, skleidžiant jungties srovę į gretimus vienetinių elementų žiedus ir gretimus MS vienetinius elementus išilgai MS sluoksnio antilygiagrečiomis kryptimis. Srovės įpurškimas iš paskirstytų antenų į MS įrenginius yra pagrindinis būdas pagerinti MIMO komponentų izoliaciją. Dėl to labai sumažėja sujungimo srovė tarp MIMO komponentų, o izoliacija taip pat labai pagerėjo. Kadangi sujungimo laukas elemente yra plačiai paplitęs, vario užpakalinės plokštės metapaviršius žymiai labiau izoliuoja MIMO antenos mazgą nei vieno ir dviejų sluoksnių metapaviršiai (18d pav.). Be to, sukurtos MIMO antenos sklidimas atgal ir šoninis sklidimas yra labai mažas, sukuriant vienakryptį spinduliuotės modelį, taip padidinant siūlomos MIMO antenos stiprinimą.
Siūlomos MIMO antenos paviršiaus srovės modeliai 5,5 GHz dažniu (a) be MC, (b) vieno sluoksnio MC, (c) dvisluoksnio MC ir (d) vieno sluoksnio MC su varine galine plokšte. (CST Studio Suite 2019).
Veikimo dažnio ribose 19a paveiksle parodytas suprojektuotos MIMO antenos be ir su metapaviršiais modeliuojamas ir stebimas stiprinimas. Imituotas pasiektas MIMO antenos be metapaviršiaus stiprinimas yra 5,4 dBi, kaip parodyta 19a paveiksle. Dėl abipusio MIMO komponentų sujungimo efekto siūloma MIMO antena iš tikrųjų pasiekia 0,25 dBi didesnį stiprinimą nei viena antena. Metapaviršių pridėjimas gali suteikti reikšmingą naudą ir atskirti MIMO komponentus. Taigi, siūloma metasurface MIMO antena gali pasiekti didelį realizuotą stiprinimą iki 8,3 dBi. Kaip parodyta 19a paveiksle, kai MIMO antenos gale naudojamas vienas metapaviršius, stiprinimas padidėja 1,4 dBi. Kai metapaviršius padvigubinamas, stiprinimas padidėja 2,1 dBi, kaip parodyta 19a paveiksle. Tačiau numatomas maksimalus 8,3 dBi padidėjimas pasiekiamas naudojant metapaviršių su varine galine plokšte. Pažymėtina, kad didžiausias pasiektas vieno sluoksnio ir dviejų sluoksnių metapaviršių stiprinimas yra atitinkamai 6,8 dBi ir 7,5 dBi, o didžiausias pasiektas apatinio sluoksnio metapaviršiaus padidėjimas yra 8,3 dBi. Antenos galinėje pusėje esantis metapaviršinis sluoksnis veikia kaip atšvaitas, atspindintis spinduliuotę iš galinės antenos pusės ir pagerinantis sukurtos MIMO antenos priekinės ir galinės dalies (F/B) santykį. Be to, didelės varžos MS reflektorius manipuliuoja elektromagnetinėmis bangomis fazėje, taip sukurdamas papildomą rezonansą ir pagerindamas siūlomos MIMO antenos spinduliuotę. Už MIMO antenos sumontuotas MS reflektorius gali ženkliai padidinti pasiektą stiprinimą, tai patvirtina eksperimentiniai rezultatai. Sukurto prototipo MIMO antenos stebimas ir imituojamas stiprinimas yra beveik vienodas, tačiau kai kuriais dažniais išmatuotas stiprinimas yra didesnis nei imituojamas, ypač MIMO be MS; Šie eksperimentinio stiprinimo skirtumai atsiranda dėl nailoninių trinkelių matavimo tolerancijos, kabelių nuostolių ir antenos sistemos sujungimo. Didžiausias išmatuotas MIMO antenos stiprinimas be metapaviršiaus yra 5,8 dBi, o metapaviršius su varine galine plokšte yra 8,5 dBi. Verta paminėti, kad siūloma visa 4 prievadų MIMO antenos sistema su MS reflektoriumi pasižymi dideliu padidėjimu eksperimentinėmis ir skaitinėmis sąlygomis.
(a) pasiekto stiprinimo ir (b) siūlomos MIMO antenos su metapaviršiaus efektu modeliavimo ir eksperimentiniai rezultatai.
19b paveiksle parodytas bendras siūlomos MIMO sistemos veikimas be ir su metapaviršiaus atšvaitais. 19b paveiksle mažiausias efektyvumas naudojant MS su galine plokšte buvo didesnis nei 73% (iki 84%). Bendras sukurtų MIMO antenų be MC ir su MC efektyvumas yra beveik vienodas su nedideliais skirtumais, palyginti su modeliuotomis vertėmis. To priežastys yra matavimo tolerancijos ir tarpinių tarp antenos ir MS reflektoriaus naudojimas. Išmatuotas pasiektas stiprinimas ir bendras efektyvumas per visą dažnį yra beveik panašūs į modeliavimo rezultatus, o tai rodo, kad siūlomo MIMO prototipo našumas yra toks, kokio tikimasi, o rekomenduojama MS pagrįsta MIMO antena yra tinkama 5G ryšiui. Dėl eksperimentinių tyrimų klaidų yra skirtumų tarp bendrų laboratorinių eksperimentų ir modeliavimo rezultatų. Siūlomo prototipo veikimui įtakos turi varžos neatitikimas tarp antenos ir SMA jungties, bendraašio kabelio sujungimo nuostoliai, litavimo efektai ir įvairių elektroninių prietaisų artumas prie eksperimentinės sąrankos.
20 paveiksle aprašyta minėtos antenos projektavimo ir optimizavimo eiga blokinės schemos pavidalu. Šioje blokinėje diagramoje pateikiamas nuoseklus siūlomų MIMO antenos projektavimo principų aprašymas, taip pat parametrai, kurie atlieka pagrindinį vaidmenį optimizuojant anteną, kad būtų pasiektas reikalingas didelis stiprinimas ir didelė izoliacija plačiu veikimo dažniu.
Artimojo lauko MIMO antenos matavimai buvo išmatuoti SATIMO artimojo lauko eksperimentinėje aplinkoje UKM SATIMO artimojo lauko sistemų laboratorijoje. 21a, b paveiksluose pavaizduoti sumodeliuoti ir stebimi E-plokštumos ir H-plokštumos spinduliuotės modeliai MIMO antenoje su MS ir be jos, esant 5,5 GHz veikimo dažniui. 5,5 GHz veikimo dažnių diapazone sukurta ne MS MIMO antena užtikrina nuoseklų dvikryptės spinduliuotės modelį su šoninių skilčių reikšmėmis. Pritaikius MS reflektorių, antena sukuria vienkryptį spinduliuotės modelį ir sumažina užpakalinių skilčių lygį, kaip parodyta 21a, b paveiksluose. Verta paminėti, kad naudojant metapaviršių su varine užpakaline plokšte, siūlomas MIMO antenos raštas yra stabilesnis ir vienakryptis nei be MS, su labai žemomis nugaros ir šoninėmis skiltelėmis. Siūlomas MM matricos reflektorius sumažina antenos galines ir šonines skiltis, taip pat pagerina spinduliavimo charakteristikas, nukreipdamas srovę viena kryptimi (21a pav., b), taip padidindamas stiprinimą ir kryptingumą. Išmatuotas spinduliuotės modelis buvo gautas 1 prievadui, kai prie likusių prievadų prijungta 50 omų apkrova. Pastebėta, kad eksperimentinis spinduliuotės modelis buvo beveik identiškas modeliuojamam CST, nors buvo tam tikrų nukrypimų dėl komponentų nesutapimo, atspindžių iš gnybtų prievadų ir kabelių jungčių nuostolių. Be to, tarp antenos ir MS reflektoriaus buvo įdėtas nailoninis tarpiklis, o tai dar viena problema, turinti įtakos pastebėtiems rezultatams, palyginti su numatomais rezultatais.
Buvo imituotas ir išbandytas sukurtos MIMO antenos (be MS ir su MS) spinduliavimo modelis 5,5 GHz dažniu.
Svarbu pažymėti, kad prievado izoliacija ir su ja susijusios charakteristikos yra labai svarbios vertinant MIMO sistemų veikimą. Siūlomos MIMO sistemos įvairovės našumas, įskaitant gaubtinės koreliacijos koeficientą (ECC) ir įvairovės stiprinimą (DG), yra ištirtas siekiant parodyti sukurtos MIMO antenos sistemos tvirtumą. MIMO antenos ECC ir DG gali būti naudojami jos veikimui įvertinti, nes jie yra svarbūs MIMO sistemos veikimo aspektai. Tolesniuose skyriuose bus išsamiai aprašytos šios siūlomos MIMO antenos savybės.
Vokų koreliacijos koeficientas (ECC). Svarstydamas apie bet kurią MIMO sistemą, ECC nustato, kiek sudedamųjų dalių koreliuoja vienas su kitu, atsižvelgiant į jų specifines savybes. Taigi ECC parodo kanalo izoliacijos laipsnį belaidžio ryšio tinkle. Sukurtos MIMO sistemos ECC (apgaubiosios koreliacijos koeficientas) gali būti nustatomas pagal S parametrus ir tolimojo lauko emisiją. Iš Eq. (7) ir (8) galima nustatyti siūlomos MIMO antenos 31 ECC.
Atspindžio koeficientas pavaizduotas Sii, o Sij – perdavimo koeficientas. J-osios ir i-osios antenos trimatės spinduliuotės modeliai pateikiami išraiškomis \(\vec{R}_{j} \left( {\theta ,\varphi } \right)\) ir \( \vec {{R_{ i } }} Kietasis kampas, vaizduojamas \left( {\theta ,\varphi } \right)\) ir \({\Omega }\). Siūlomos antenos ECC kreivė parodyta 22a paveiksle ir jos vertė yra mažesnė nei 0,004, o tai yra gerokai mažesnė už priimtiną belaidei sistemai 0,5 vertę. Todėl sumažinta ECC vertė reiškia, kad siūloma 4 prievadų MIMO sistema užtikrina puikią įvairovę43.
Įvairovės padidėjimo (DG) DG yra kita MIMO sistemos veikimo metrika, apibūdinanti, kaip įvairovės schema veikia spinduliuojamą galią. Ryšys (9) nustato kuriamos MIMO antenos sistemos DG, kaip aprašyta 31 punkte.
22b paveiksle parodyta siūlomos MIMO sistemos DG diagrama, kur DG reikšmė labai artima 10 dB. Visų suprojektuotos MIMO sistemos antenų DG vertės viršija 9,98 dB.
1 lentelėje palyginama siūloma metasurface MIMO antena su neseniai sukurtomis panašiomis MIMO sistemomis. Lyginant atsižvelgiama į įvairius našumo parametrus, įskaitant dažnių juostos plotį, stiprinimą, didžiausią izoliaciją, bendrą efektyvumą ir įvairovę. Tyrėjai pristatė įvairius MIMO antenų prototipus su stiprinimo ir izoliacijos didinimo metodais 5, 44, 45, 46, 47. Palyginti su anksčiau publikuotais darbais, siūloma MIMO sistema su metasurface reflektoriais pranoksta juos pralaidumu, stiprėjimu ir izoliacija. Be to, palyginti su panašiomis antenomis, sukurta MIMO sistema pasižymi geresniu įvairove ir mažesniu dydžiu. Nors antenos, aprašytos 5.46 skirsnyje, turi didesnę izoliaciją nei mūsų siūlomos antenos, šios antenos turi didelį dydį, mažą stiprinimą, siaurą pralaidumą ir prastą MIMO našumą. 45 pasiūlyta 4 prievadų MIMO antena pasižymi dideliu stiprumu ir efektyvumu, tačiau jos konstrukcija pasižymi maža izoliacija, dideliu dydžiu ir prastu įvairove. Kita vertus, 47 pasiūlyta mažo dydžio antenos sistema turi labai mažą stiprinimą ir veikimo dažnių juostos plotį, o mūsų siūloma MS pagrįsta 4 prievadų MIMO sistema pasižymi mažu dydžiu, dideliu stiprumu, didele izoliacija ir geresniu našumu MIMO. Taigi, siūloma metapaviršinė MIMO antena gali tapti pagrindiniu pretendentu į žemesnio nei 6 GHz 5G ryšio sistemas.
Siūloma keturių prievadų metapaviršiaus reflektoriaus plačiajuostė MIMO antena su dideliu stiprėjimu ir izoliacija, kad palaikytų 5G programas, kurių dažnis mažesnis nei 6 GHz. Mikrojuostos linija maitina kvadratinę spinduliuojančią sekciją, kuri įstrižiniuose kampuose yra sutrumpinta kvadratu. Siūlomas MS ir antenos skleidėjas yra įdiegti ant pagrindo medžiagų, panašių į Rogers RT5880, kad būtų pasiektas puikus našumas didelės spartos 5G ryšio sistemose. MIMO antena pasižymi dideliu diapazonu ir dideliu stiprumu, užtikrina garso izoliaciją tarp MIMO komponentų ir puikų efektyvumą. Sukurtos vienos antenos miniatiūriniai matmenys yra 0,58-0,58-0,02? su 5 × 5 metasurface matrica, užtikrina platų 4,56 GHz veikimo dažnių juostos plotį, 8 dBi didžiausią stiprinimą ir puikų išmatuotą efektyvumą. Siūloma keturių prievadų MIMO antena (2 × 2 masyvas) suprojektuota ortogoniškai suderinant kiekvieną siūlomą vieną anteną su kita antena, kurios matmenys yra 1,05 λ × 1, 05 λ × 0, 02 λ. Rekomenduojama surinkti 10 × 10 MM matricą po 12 mm aukščio MIMO antena, kuri gali sumažinti atgalinę spinduliuotę ir sumažinti abipusį MIMO komponentų ryšį, taip pagerinant stiprinimą ir izoliaciją. Eksperimentų ir modeliavimo rezultatai rodo, kad sukurtas MIMO prototipas gali veikti plačiame 3,08–7,75 GHz dažnių diapazone, apimančiame 5G spektrą, žemesnį nei 6 GHz. Be to, siūloma MS pagrindu sukurta MIMO antena pagerina savo stiprinimą 2,9 dBi, maksimaliai padidindama 8,3 dBi, ir užtikrina puikią MIMO komponentų izoliaciją (>15,5 dB), patvirtindama MS indėlį. Be to, siūlomos MIMO antenos vidutinis bendras efektyvumas yra didelis – 82 %, o atstumas tarp elementų yra mažas – 22 mm. Antena pasižymi puikiu MIMO įvairovės našumu, įskaitant labai aukštą DG (daugiau nei 9,98 dB), labai žemą ECC (mažiau nei 0,004) ir vienakryptį spinduliuotės modelį. Matavimo rezultatai labai panašūs į modeliavimo rezultatus. Šios charakteristikos patvirtina, kad sukurta keturių prievadų MIMO antenų sistema gali būti tinkamas pasirinkimas 5G ryšio sistemoms žemesnio nei 6 GHz dažnių diapazone.
„Cowin“ gali pateikti 400–6000 MHz plačiajuosčio PCB anteną ir padėti suprojektuoti naują anteną pagal jūsų poreikius, susisiekite su mumis nedvejodami, jei turite kokių nors užklausų.

 

 


Paskelbimo laikas: 2024-10-10