Lan honek sarrera anitzeko irteera anitzeko (MIMO) metagainazaleko (MS) banda zabaleko antena trinko bat proposatzen du 6 GHz azpiko bosgarren belaunaldiko (5G) haririk gabeko komunikazio sistemetarako. Proposatutako MIMO sistemaren berritasun agerikoa banda-zabalera zabala, irabazi handia, osagaien arteko sake txikiak eta MIMO osagaien isolamendu bikaina da. Antenaren erradiazio-puntua diagonalean moztuta dago, partzialki lurrean kokatuta dago eta meta-gainazalak erabiltzen dira antenaren errendimendua hobetzeko. Proposatutako MS antena integratua prototipoak 0,58λ × 0,58λ × 0,02λ-ko miniaturazko dimentsioak ditu. Simulazio eta neurketen emaitzek banda zabaleko errendimendua erakusten dute 3,11 GHz-tik 7,67 GHz-ra, 8 dBi-ren irabazirik handiena barne. Lau elementuko MIMO sistema antena bakoitza elkarren artean ortogonala izan dadin diseinatuta dago, tamaina trinkoa eta banda zabaleko errendimendua mantenduz 3,2 eta 7,6 GHz bitartean. Proposatutako MIMO prototipoa Rogers RT5880 substratuan diseinatu eta fabrikatzen da, galera baxuarekin eta 1,05 dimentsio miniaturizatuekin? 1.05? 0,02?, eta bere errendimendua 10 x 10 eraztun zatitu batekin proposatutako eraztun itxi karratuaren erresonatzaile-matrizea erabiliz ebaluatzen da. Oinarrizko materiala berdina da. Proposatutako atzeko planoaren metagainazalak antenen atzeko erradiazioa nabarmen murrizten du eta eremu elektromagnetikoak manipulatzen ditu, horrela MIMO osagaien banda-zabalera, irabazia eta isolamendua hobetuz. Dauden MIMO antenekin alderatuta, proposatutako 4 atakako MIMO antena 8.3 dBi-ko irabazi handia lortzen du 5G azpiko 6 GHz bandan batez besteko eraginkortasun orokorra % 82raino eta ados dago neurtutako emaitzekin. Gainera, garatutako MIMO antenak errendimendu bikaina erakusten du 0,004 baino gutxiagoko korrelazio-koefizientea (ECC), 10 dB inguruko aniztasunaren (DG) 10 dB (>9,98 dB) eta MIMO osagaien arteko isolamendu handia (>15,5 dB). ezaugarriak. Horrela, MSn oinarritutako MIMO antena proposatutako 6 GHz azpiko 5G komunikazio-sareetarako duen aplikagarritasuna berresten du.
5G teknologia aurrerapen izugarria da haririk gabeko komunikazioetan, sare azkarragoak eta seguruagoak ahalbidetuko dituena konektatutako milaka milioi gailurentzako, erabiltzaileen esperientzia "zero" latentziarekin (milisegundo 1 baino gutxiagoko latentzia) eta teknologia berriak sartuko ditu, elektronika barne. Arreta medikoa, hezkuntza intelektuala. , hiri adimendunak, etxe adimentsuak, errealitate birtuala (VR), lantegi adimendunak eta Ibilgailuen Internet (IoV) gure bizitza, gizartea eta industriak aldatzen ari dira1,2,3. AEBetako Komunikazio Batzorde Federalak (FCC) 5G espektroa lau maiztasun bandatan banatzen du4. 6 GHz-tik beherako maiztasun-banda interesgarria da ikertzaileentzat, distantzia luzeko komunikazioak ahalbidetzen dituelako datu-tasa handiekin5,6. 6 GHz azpiko 5G espektro esleipena 5G komunikazio globaletarako 1. irudian ageri da, herrialde guztiak 6 GHz azpiko espektroa kontuan hartzen ari direla 5G komunikazioetarako7,8. Antenak 5G sareen zati garrantzitsu bat dira eta oinarrizko estazio eta erabiltzaile terminal antena gehiago beharko dituzte.
Mikrostrip adabaki antenek argaltasunaren eta egitura lauaren abantailak dituzte, baina banda-zabaleran eta irabazian mugatuta daude9,10, hainbeste ikerketa egin da antenaren irabazia eta banda zabalera handitzeko; Azken urteotan, metagainazalak (MS) asko erabili dira antenen teknologietan, batez ere irabazia eta errendimendua hobetzeko11,12, hala ere, antena hauek ataka bakarrera mugatzen dira; MIMO teknologia hari gabeko komunikazioen alderdi garrantzitsua da, aldi berean hainbat antena erabil ditzakeelako datuak transmititzeko, eta horrela datu-tasak, espektro-eraginkortasuna, kanalen ahalmena eta fidagarritasuna hobetzen ditu13,14,15. MIMO antenak 5G aplikazioetarako hautagai potentzialak dira, hainbat kanaletan datuak transmititu eta jaso ditzaketelako potentzia gehigarririk behar izan gabe16,17. MIMO osagaien arteko elkarrekiko akoplamendu-efektua MIMO elementuen kokapenaren eta MIMO antenaren irabaziaren araberakoa da, eta hori ikertzaileentzako erronka handia da. 18, 19 eta 20 irudiek 5G azpiko 6 GHz-ko bandan funtzionatzen duten MIMO antena desberdinak erakusten dituzte, guztiek MIMO isolamendu eta errendimendu ona erakutsiz. Hala ere, proposatutako sistema hauen irabazia eta banda-zabalera operatiboa txikia da.
Metamaterialak (MM) naturan existitzen ez diren eta uhin elektromagnetikoak manipula ditzaketen material berriak dira, eta horrela antenen errendimendua hobetzen dute21,22,23,24. Gaur egun, MM asko erabiltzen da antenen teknologian erradiazio-eredua, banda-zabalera, irabazia eta isolamendua hobetzeko antena-elementuen eta haririk gabeko komunikazio-sistemen artean, 25, 26, 27, 28 ataletan eztabaidatu den bezala. 2029an, lau elementuko MIMO sistema batean oinarrituta. metasurface, zeinetan antena-atala metagainazalearen eta lurraren artean tartekatuta dagoen aire hutsunerik gabe, eta horrek MIMO errendimendua hobetzen du. Hala ere, diseinu honek tamaina handiagoa du, maiztasun operatibo txikiagoa eta egitura konplexua. Bandgap elektromagnetiko bat (EBG) eta lurreko begizta bat sartzen dira 2 atakako banda zabaleko MIMO antenan proposatutako MIMO30 osagaien isolamendua hobetzeko. Diseinatutako antena MIMO aniztasunaren errendimendu ona eta bi MIMO antenen arteko isolamendu bikaina ditu, baina bi MIMO osagai soilik erabiliz, irabazia baxua izango da. Horrez gain, in31-ek banda ultra zabaleko (UWB) ataka bikoitzeko MIMO antena ere proposatu zuen eta bere MIMO errendimendua ikertu zuen metamaterialak erabiliz. Antena hau UWB funtzionatzeko gai bada ere, bere irabazia txikia da eta bi antenen arteko isolamendua eskasa da. In32 lanak irabazia handitzeko banda elektromagnetikoa (EBG) islatzaileak erabiltzen dituen 2 atakako MIMO sistema proposatzen du. Garatutako antena-matrizeak irabazi handia eta MIMO aniztasunaren errendimendu ona badu ere, bere tamaina handiak zaildu egiten du hurrengo belaunaldiko komunikazio-gailuetan aplikatzea. Erreflektorean oinarritutako banda zabaleko beste antena bat garatu zen 33. urtean, non islatzailea antena azpian integratuta zegoen 22 mm-ko tarte handiagoarekin, 4,87 dB-ko gailur irabazi txikiagoa erakutsiz. Paper 34-k lau atakako MIMO antena bat diseinatzen du mmWave aplikazioetarako, MS geruzarekin integratuta dagoena MIMO sistemaren isolamendua eta irabazia hobetzeko. Hala ere, antena honek irabazi eta isolamendu ona eskaintzen du, baina banda zabalera mugatua eta propietate mekaniko eskasak ditu aire hutsune handia dela eta. Era berean, 2015ean, hiru pare eta 4 atakako korbata-formako metagainazalean integratutako MIMO antena mmWave komunikazioetarako garatu zen 7,4 dBi-ko gehienezko irabaziarekin. B36 MS 5G antena baten atzeko aldean erabiltzen da antena irabazia handitzeko, non metagainazaleak islatzaile gisa jarduten duen. Hala ere, MS egitura asimetrikoa da eta arreta gutxiago jarri zaio unitate-zelula egiturari.
Goiko analisiaren emaitzen arabera, goiko antena batek ez du irabazi handirik, isolamendu bikaina, MIMO errendimendua eta banda zabaleko estaldurarik. Hori dela eta, oraindik ere behar da 6 GHz-tik beherako 5G espektro-maiztasun sorta zabala estal dezakeen MIMO antena metagainazale baten beharra, irabazi eta isolamendu handiarekin. Aipatutako literaturaren mugak kontuan hartuta, banda zabaleko lau elementuko MIMO antena-sistema bat proposatzen da irabazi handiko eta aniztasun-errendimendu bikaina duen 6 GHz azpiko haririk gabeko komunikazio-sistemetarako. Horrez gain, proposatutako MIMO antena MIMO osagaien arteko isolamendu bikaina, elementuen hutsune txikiak eta erradiazio-eraginkortasun handia erakusten ditu. Antena adabakia diagonalean moztuta dago eta metagainazalearen gainean jartzen da 12 mm-ko aire tarte batekin, eta horrek antenatik atzealdeko erradiazioa islatzen du eta antenaren irabazia eta zuzentasuna hobetzen ditu. Horrez gain, proposatutako antena bakarra MIMO errendimendu handiagoa duen lau elementuko MIMO antena sortzeko erabiltzen da antena bakoitza elkarren artean ortogonalki kokatuz. Garatutako MIMO antena 10 × 10 MS array baten gainean integratu zen kobrezko atzeko plano batekin, emisioen errendimendua hobetzeko. Diseinuak funtzionamendu-tarte zabala du (3,08-7,75 GHz), 8,3 dBi-ko irabazi handia eta %82ko batez besteko eraginkortasun orokorra altua, baita MIMO antena osagaien artean -15,5 dB baino gehiagoko isolamendu bikaina ere. Garatutako MSn oinarritutako MIMO antena CST Studio 2019 3D elektromagnetikoko software paketearekin simulatu zen eta azterketa esperimentalen bidez balioztatu zen.
Atal honek proposatutako arkitekturari eta antena bakarreko diseinuari buruzko metodologiari buruzko sarrera zehatza eskaintzen du. Horrez gain, simulatutako eta behatutako emaitzak zehatz-mehatz eztabaidatzen dira, sakabanaketa-parametroak, irabazia eta eraginkortasun orokorra metagainazalekin eta gabe. Antena prototipoa Rogers 5880 galera baxuko substratu dielektriko batean garatu zen, 1,575 mm-ko lodiera duena, 2,2 konstante dielektrikoarekin. Diseinua garatzeko eta simulatzeko, CST studio 2019 simulagailu elektromagnetiko paketea erabili zen.
2. irudiak elementu bakarreko antena baten arkitektura eta diseinu eredua erakusten du. Ondo ezarritako ekuazio matematikoen arabera37, antena linealki elikatzen den puntu erradiazio karratu batez eta kobrezko lurreko plano batez osatuta dago (1. urratsean deskribatu bezala) eta 10,8 GHz-ko banda-zabalera oso estuarekin du oihartzuna, 3b irudian ikusten den moduan. Antena-erradiadorearen hasierako tamaina erlazio matematiko honen bidez zehazten da37:
Non \(P_{L}\) eta \(P_{w}\) adabakiaren luzera eta zabalera diren, c argiaren abiadura adierazten du, \(\gamma_{r}\) substratuaren konstante dielektrikoa da. . , \(\gamma_{reff }\) erradiazio-puntuaren balio dielektriko eraginkorra adierazten du, \(\Delta L\) puntuaren luzera-aldaketa adierazten du. Antena atzeko planoa bigarren fasean optimizatu zen, inpedantzia banda zabalera handituz 10 dB-ko inpedantzia banda zabalera oso baxua izan arren. Hirugarren etapan, elikaduraren posizioa eskuinera mugitzen da, eta horrek proposatutako antenaren inpedantzia banda-zabalera eta inpedantzia bat etortzea hobetzen du38. Fase honetan, antenak 4 GHz-ko banda-zabalera bikaina erakusten du eta 6 GHz azpiko espektroa ere estaltzen du 5G-n. Laugarren eta azken faseak erradiazio-puntuaren aurkako izkinetan zirrikitu karratuak grabatzea dakar. Zirrikitu honek 4,56 GHz-ko banda-zabalera nabarmen zabaltzen du 6 GHz azpiko 5G espektroa estaltzeko, 3,11 GHz-tik 7,67 GHz-ra, 3b irudian erakusten den moduan. Proposatutako diseinuaren aurrealdeko eta beheko perspektibak 3a irudian erakusten dira, eta azken optimizatutako diseinu-parametroak hauek dira: 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) Diseinatutako antena bakarraren goiko eta atzeko ikuspegiak (CST STUDIO SUITE 2019). (b) S-parametroaren kurba.
Metagainazala, elkarrengandik distantzia jakin batera kokatutako zelula unitate periodiko bati erreferentzia egiten dion terminoa da. Metagainazalak antenen erradiazioen errendimendua hobetzeko modu eraginkorra dira, banda zabalera, irabazia eta MIMO osagaien arteko isolamendua barne. Azaleko uhinen hedapenaren eraginez, metagainazalek erresonantzia gehigarriak sortzen dituzte, antenaren errendimendua hobetzen laguntzen dutenak39. Lan honek epsilon-negatiboko metamaterial (MM) unitate bat proposatzen du 6 GHz azpiko 5G bandan funtzionatzen duena. 8mm × 8mm-ko azalera duen MM galera baxuko Rogers 5880 substratu batean garatu zen, 2.2-ko konstante dielektrikoarekin eta 1.575mm-ko lodierarekin. Optimizatutako MM erresonatzaile adabakia zatitutako barruko eraztun zirkular batez osatuta dago, aldatutako kanpoko bi eraztun zatiturekin konektatuta, 4a irudian ikusten den moduan. 4a irudiak proposatutako MM konfigurazioaren azken optimizatutako parametroak laburbiltzen ditu. Ondoren, 40 × 40 mm eta 80 × 80 mm metagainazaleko geruzak garatu ziren kobrezko atzeko planorik gabe eta kobrezko atzeko plano batekin 5 × 5 eta 10 × 10 zelula-maizak erabiliz, hurrenez hurren. Proposatutako MM egitura "CST studio suite 2019" 3D elektromagnetiko modelaketa softwarea erabiliz modelatu zen. Proposatutako MM array-egituraren eta neurketaren konfigurazioaren fabrikatutako prototipo bat (portu bikoitzeko sare-analisia PNA eta uhin-gidaren ataka) erakusten da 4b irudian, CST simulazioaren emaitzak egiaztatzeko benetako erantzuna aztertuz. Neurketa-konfigurazioak Agilent PNA serieko sare analizatzaile bat erabili zuen uhin-gidaren bi egokitzaile ardazkiderekin (A-INFOMW, pieza-zenbakia: 187WCAS) seinaleak bidaltzeko eta jasotzeko. 5 × 5 array prototipo bat jarri zen bi uhin-gidako egokitzaile koaxialen artean kable ardazkidez konektatutako bi atakako sare analizatzaile bati (Agilent PNA N5227A). Agilent N4694-60001 kalibrazio-kit bat sare-analisia planta pilotu batean kalibratzeko erabiltzen da. Proposatutako MM array prototipoaren simulatutako eta CST ikusitako sakabanaketa-parametroak 5a irudian agertzen dira. Ikus daiteke proposatutako MM egiturak 6 GHz-tik beherako 5G maiztasun tartean oihartzuna duela. Banda zabaleran 10 dB-ko alde txikia izan arren, simulatutako emaitzak eta esperimentuak oso antzekoak dira. Behatutako erresonantziaren erresonantzia-maiztasuna, banda-zabalera eta anplitudea simulatutakoetatik apur bat desberdinak dira, 5a irudian ikusten den moduan. Behatutako eta simulatutako emaitzen arteko desberdintasun hauek fabrikazio-akatsak, prototipoaren eta uhin-gidaren ataken arteko argitasun txikiak, uhin-gidaren ataken eta array-osagaien arteko akoplamendu-efektuak eta neurketa-tolerantziak dira. Gainera, garatutako prototipoa egoki kokatzeak uhin-gidaren ataken artean konfigurazio esperimentalean erresonantzia-aldaketa eragin dezake. Gainera, kalibrazio fasean nahi ez den zarata ikusi zen, eta horrek zenbakizko emaitzen eta neurtutako emaitzen arteko desadostasunak eragin zituen. Hala ere, zailtasun horietaz gain, proposatutako MM array prototipoak ondo funtzionatzen du simulazioaren eta esperimentuen arteko korrelazio handia dela eta, 6 GHz azpiko 5G haririk gabeko komunikazio aplikazioetarako oso egokia da.
(a) Unitateko zelula geometria (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 neurtzeko konfigurazioaren argazkia.
(a) Metamaterialaren prototipoaren sakabanaketa-parametroen kurben simulazioa eta egiaztapena. (b) MM zelula unitate baten konstante dielektrikoaren kurba.
Parametro eraginkor garrantzitsuak, hala nola konstante dielektriko eraginkorra, iragazkortasun magnetikoa eta errefrakzio-indizea, CST simulagailu elektromagnetikoko postprozesatzeko teknikak erabiliz aztertu ziren MM unitate-zelularen portaera gehiago aztertzeko. MM parametro eraginkorrak sakabanaketa-parametroetatik lortzen dira berreraikuntza metodo sendo bat erabiliz. Transmitantzia eta islapen koefizientearen ekuazioak: (3) eta (4) errefrakzio-indizea eta inpedantzia zehazteko erabil daitezke (ikus 40).
Eragilearen zati errealak eta imajinarioak (.)' eta (.)” bidez adierazten dira hurrenez hurren, eta m balio osoak errefrakzio-indize errealari dagokio. Konstante dielektrikoa eta iragazkortasuna \(\varepsilon { } = { }n/z,\) eta \(\mu = nz\) formulen bidez zehazten dira, zeinak inpedantzian eta errefrakzio-indizean oinarritzen dira, hurrenez hurren. MM egituraren konstante dielektriko eraginkorra 5b irudian ageri da. Erresonantzia-maiztasunean, konstante dielektriko eraginkorra negatiboa da. 6a,b irudiek proposatutako zelula unitatearen iragazkortasun eraginkorraren (μ) eta errefrakzio indize eraginkorren (n) ateratako balioak erakusten dituzte. Nabarmentzekoa, ateratako iragazkortasunek zerotik hurbil dauden balio erreal positiboak erakusten dituzte, eta horrek proposatutako MM egituraren epsilon-negatiboak (ENG) propietateak baieztatzen ditu. Gainera, 6a irudian ikusten den bezala, zerotik hurbil dagoen iragazkortasunean dagoen erresonantzia oso lotuta dago erresonantzia-maiztasunarekin. Garatutako zelula unitateak errefrakzio-indize negatiboa du (6b. irudia), hau da, proposatutako MM-a antenen errendimendua hobetzeko erabil daiteke21,41.
Garatutako banda zabaleko antena bakarraren prototipoa egin zen proposatutako diseinua esperimentalki probatzeko. 7a,b irudietan proposatutako antena bakarreko prototipoaren irudiak, bere egitura-zatiak eta eremu hurbileko neurketaren konfigurazioa (SATIMO) erakusten dira. Antenaren errendimendua hobetzeko, garatutako metaazalera geruzetan jartzen da antena azpian, 8a irudian ikusten den bezala, h altuerarekin. 40 mm x 40 mm geruza bikoitzeko metagainazal bakarra antena bakarraren atzeko aldean aplikatu zen 12 mm-ko tarteetan. Horrez gain, atzeko planoa duen metagainazale bat antena bakarraren atzeko aldean jartzen da 12 mm-ko distantziara. Metagainazala aplikatu ondoren, antena bakarrak hobekuntza nabarmena erakusten du errendimenduan, 1. eta 2. irudietan ikusten den bezala. 8. eta 9. irudiak. 8b. Irudiak metagainazal gabe eta meta-azalera duten antena bakarrerako simulatutako eta neurtutako erreflekzio grafikoak erakusten ditu. Azpimarratzekoa da meta-azalera duen antena baten estaldura-banda meta-azalerarik gabeko antena baten estaldura-bandaren oso antzekoa dela. 9a,b irudiek simulatutako eta behatutako antena bakarreko irabaziaren eta eraginkortasun orokorraren konparaketa erakusten dute MS gabe eta espektro eragilean. Ikusten denez, metagainazalekoa ez den antenarekin alderatuta, metagainazaleko antenaren irabazia nabarmen hobetzen da, 5,15 dBitik 8 dBira igoz. Geruza bakarreko metagainazaleko, geruza bikoko metagainazaleko eta atzeko planoko metagainazaleko antena bakarraren irabazia 6 dBi, 6,9 dBi eta 8 dBi handitu dira, hurrenez hurren. Beste metagainazal batzuekin alderatuta (geruza bakarreko eta geruza bikoitzeko MCak), kobrezko atzeko planoa duen metagainazaleko antena baten irabazia 8 dBi artekoa da. Kasu honetan, metagainazalak islatzaile gisa jokatzen du, antena atzeko erradiazioa murrizten du eta uhin elektromagnetikoak fasean manipulatzen ditu, horrela antena erradiazio-eraginkortasuna eta, beraz, irabazia handituz. 9b irudian metagainazalerik gabeko eta metagainazaleko antena bakar baten eraginkortasun orokorraren azterketa ageri da. Azpimarratzekoa da metagainazala duen eta ez duen antena baten eraginkortasuna ia berdina dela. Frekuentzia txikiagoko tartean, antenen eraginkortasuna apur bat jaisten da. Irabazi- eta eraginkortasun-kurba esperimentalak eta simulatuak bat datoz. Hala ere, simulatutako eta probatutako emaitzen artean alde txikiak daude fabrikazio-akatsen, neurketa-tolerantziaren, SMA atakaren konexioaren galeraren eta hariaren galeraren ondorioz. Horrez gain, antena eta MS islatzailea nylonezko distantzien artean kokatzen dira, hau da, behatutako emaitzetan eragiten duen beste arazo bat, simulazioko emaitzekin alderatuta.
(a) Irudiak antena bakarra osatua eta hari lotutako osagaiak erakusten ditu. (b) Eremu hurbileko neurketaren konfigurazioa (SATIMO).
(a) Antenen kitzikapena metagainazaleko islatzaileak erabiliz (CST STUDIO SUITE 2019). (b) MS gabe eta MS duen antena bakar baten erreflektantzia simulatu eta esperimentalak.
(a) lortutako irabaziaren eta (b) proposatutako metagainazaleko efektuaren antenen eraginkortasun orokorraren simulazio eta neurketaren emaitzak.
Beam-ereduaren analisia MS erabiliz. Eremu hurbileko antena bakarreko neurketak UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory-ko SATIMO Near-Field Experimental Environment-en egin ziren. 10a, b irudiek E-planoaren eta H-planoaren erradiazio-eredu simulatuak eta behatuak erakusten dituzte 5,5 GHz-tan MS eta gabe proposatutako antena bakarrerako. Garatutako antena bakarrak (MS gabe) erradiazio eredu koherentea eskaintzen du alboko lobuluekin. Proposatutako MS islatzailea aplikatu ondoren, antenak noranzko bakarreko erradiazio-eredua ematen du eta atzeko lobuluen maila murrizten du, 10a, b irudietan ikusten den moduan. Azpimarratzekoa da proposatzen den antena bakarreko erradiazio-eredua egonkorragoa eta norabide bakarrekoa dela, atzealde eta alboko lobulu oso baxuekin, kobrezko atzeko planoa duen metagainazal bat erabiltzean. Proposatutako MM array islatzaileak antenaren atzeko eta alboko lobuluak murrizten ditu, erradiazio-errendimendua hobetzen du, korrontea noranzko bakarreko norabideetan bideratuz (10a, b. irudiak), horrela irabazia eta zuzenbidetasuna handituz. Erradiazio-eredu esperimentala CST simulazioenarekin ia parekoa zela ikusi zen, baina apur bat aldatu egin zen muntatutako osagai ezberdinen lerrokatze desegokiagatik, neurketa-perdoiak eta kableen galerengatik. Horrez gain, antena eta MS islatzailearen artean nylonezko tarte bat sartu zen, hau da, behatutako emaitzei zenbakizko emaitzen aldean eragiten duen beste arazo bat.
Garatutako antena bakarraren (MS gabe eta MSrekin) 5,5 GHz-ko maiztasuneko erradiazio-eredua simulatu eta probatu zen.
Proposatutako MIMO antenen geometria 11. irudian ageri da eta lau antena bakar ditu. MIMO antenaren lau osagaiak elkarren artean ortogonalki antolatuta daude 80 × 80 × 1,575 mm-ko dimentsioko substratu batean, 11. Irudian ikusten den moduan. Diseinatutako MIMO antena 22 mm-ko elementuen arteko distantzia du, hau da, baino txikiagoa. antenaren elementuen arteko distantzia hurbilena. MIMO antena garatua. Gainera, lurreko planoaren zati bat antena bakar baten moduan kokatzen da. 12a irudian erakusten diren MIMO antenen (S11, S22, S33 eta S44) islada-balioek 3,2-7,6 GHz-ko bandan erresonantzia duten elementu bakarreko antena baten portaera bera erakusten dute. Hori dela eta, MIMO antena baten inpedantzia-banda zabalera antena bakarraren berdina da. MIMO osagaien arteko akoplamendu efektua MIMO antenen banda zabalera txikiaren arrazoi nagusia da. 12b irudiak MIMO osagaietan interkonexioaren eragina erakusten du, non MIMO osagaien arteko isolamendu optimoa zehaztu zen. 1. eta 2. antenen arteko isolamendua baxuena da -13,6 dB ingurukoa, eta 1. eta 4. antenen arteko isolamendua -30,4 dB ingurukoa da altuena. Tamaina txikia eta banda zabalera handiagoa dela eta, MIMO antena honek irabazi txikiagoa eta errendimendu txikiagoa du. Isolamendua baxua da, beraz, indargarri eta isolamendu handiagoa behar da;
Proposatutako MIMO antenaren diseinu-mekanismoa (a) goiko ikuspegia eta (b) lurreko planoa. (CST Studio Suite 2019).
Proposatutako metagainazaleko MIMO antenaren antolamendu geometrikoa eta kitzikapen metodoa 13a irudian ageri dira. 80x80x1.575mm-ko dimentsioak dituen 10x10mm-ko matrizea 12mm-ko altuerako MIMO antena baten atzeko aldean diseinatuta dago, 13a irudian ikusten den moduan. Gainera, kobrezko atzeko planoa duten metagainazalak MIMO antenetan erabiltzeko pentsatuta daude haien errendimendua hobetzeko. Metagainazalearen eta MIMO antenaren arteko distantzia ezinbestekoa da irabazi handia lortzeko, antenak sortutako uhinen eta metagainazaletik islatutakoen arteko interferentzia eraikitzaileak ahalbidetzen dituen bitartean. Modelizazio zabala egin zen antena eta metagainazalaren arteko altuera optimizatzeko, uhin laurdeneko estandarrak mantenduz MIMO elementuen arteko irabazi eta isolamendu maximorako. Ondorengo kapituluetan erakutsiko dira MIMO antenen errendimenduan atzealdeko planodun metagainazalak erabiliz lortutako hobekuntza esanguratsuak, atzeko planorik gabeko metagainazalekin alderatuta.
(a) Proposatutako MIMO antenaren CST simulazioaren konfigurazioa MS erabiliz (CST STUDIO SUITE 2019), (b) Garatutako MIMO sistemaren erreflektantzia-kurbak MS gabe eta MSrekin.
Metagainazalak dituzten eta ez duten MIMO antenen isladapenak 13b irudian erakusten dira, non S11 eta S44 aurkezten diren MIMO sistemako antena guztien portaera ia berdina dela eta. Azpimarratzekoa da metagainazal bakarra duen MIMO antena baten -10 dB inpedantzia-banda zabalera ia berdina dela. Aitzitik, proposatutako MIMO antenaren inpedantzia-banda zabalera geruza biko MS eta atzeko planoko MS hobetzen da. Aipatzekoa da MS gabe, MIMO antenak % 81,5eko (3,2-7,6 GHz) banda-zabalera zati bat eskaintzen duela zentroko maiztasunarekiko. MS atzeko planoarekin integratzeak proposatutako MIMO antenaren inpedantzia-banda zabalera %86,3ra (3,08-7,75 GHz) handitzen du. Geruza biko MS-k errendimendua handitzen duen arren, hobekuntza kobrezko atzeko planoa duen MS-ena baino txikiagoa da. Gainera, geruza bikoitzeko MC batek antenaren tamaina handitzen du, bere kostua handitzen du eta bere irismena mugatzen du. Diseinatutako MIMO antena eta metagainazaleko islatzailea fabrikatu eta egiaztatzen dira simulazioaren emaitzak balioztatzeko eta benetako errendimendua ebaluatzeko. 14a irudiak fabrikatutako MS geruza eta MIMO antena erakusten ditu hainbat osagai bilduta, eta 14b irudiak garatutako MIMO sistemaren argazki bat erakusten du. MIMO antena metagainazalearen gainean muntatzen da nylonezko lau distantzia erabiliz, 14b irudian ikusten den moduan. 15a irudiak garatutako MIMO antena sistemaren eremu hurbileko konfigurazio esperimentalaren argazki bat erakusten du. PNA sare-analisia (Agilent Technologies PNA N5227A) sakabanaketa-parametroak estimatzeko eta eremu hurbileko emisio-ezaugarriak ebaluatzeko eta karakterizatzeko UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory-n.
(a) SATIMO eremu hurbileko neurketen argazkiak (b) S11 MIMO antenaren simulazio eta kurba esperimentalak MSrekin eta MS gabe.
Atal honetan proposatutako 5G MIMO antenaren simulatutako eta behatutako S-parametroen azterketa konparatiboa aurkezten da. 15b irudiak 4 elementuko MIMO MS antena integratuaren isladapen grafiko esperimentala erakusten du eta CST simulazioko emaitzekin alderatzen du. Erreflektantzia esperimentalak CST kalkuluen berdinak zirela aurkitu zen, baina apur bat desberdinak ziren fabrikazio-akatsen eta tolerantzia esperimentalen ondorioz. Horrez gain, proposatutako MSn oinarritutako MIMO prototipoaren erreflektantziak 6 GHz-tik beherako 5G espektroa estaltzen du 4,8 GHz-ko inpedantzia-banda zabalarekin, eta horrek esan nahi du 5G aplikazioak posible direla. Hala ere, neurtutako erresonantzia-maiztasuna, banda-zabalera eta anplitudea CST simulazioaren emaitzetatik apur bat desberdinak dira. Fabrikazio-akatsek, coaxial-SMA-ko akoplamendu galerek eta kanpoko neurketen konfigurazioek neurtutako eta simulatutako emaitzen artean desberdintasunak eragin ditzakete. Hala ere, gabezia hauek izan arren, proposatutako MIMOak ondo funtzionatzen du, simulazioen eta neurketen arteko adostasun sendoa eskaintzen du, eta 6 GHz azpiko 5G haririk gabeko aplikazioetarako oso egokia da.
Simulatutako eta ikusitako MIMO antenaren irabazi-kurbak 2. eta 2. irudietan erakusten dira. 16a,b eta 17a,b irudietan, hurrenez hurren, MIMO osagaien elkar-interakzioa erakusten da. MIMO antenei metagainazalak aplikatzen zaizkienean, MIMO antenen arteko isolamendua nabarmen hobetzen da. Aldameneko S12, S14, S23 eta S34 antena-elementuen arteko isolamendu grafikoek antzeko kurbak erakusten dituzte, eta S13 eta S42 MIMO antena diagonalek, berriz, isolamendu handia erakusten dute haien arteko distantzia handiagoa dela eta. Aldameneko antenen simulatutako transmisio-ezaugarriak 16a irudian ageri dira. Aipatzekoa da 6 GHz-tik beherako 5G espektro eragilean, metagainazalerik gabeko MIMO antena baten gutxieneko isolamendua -13,6 dB dela eta atzeko planoa duen metagainazalerako - 15,5 dB. Irabazi grafikoak (16a irudia) erakusten du atzeko planoko metagainazaleak nabarmen hobetzen duela MIMO antenako elementuen arteko isolamendua geruza bakarreko eta bikoitzeko metagainazalekin alderatuta. Aldameneko antena-elementuetan, geruza bakarreko eta bikoitzeko metagainazalek gutxi gorabehera -13,68 dB eta -14,78 dB-ko isolamendua eskaintzen dute, eta kobrezko atzeko planoaren metagainazalak -15,5 dB gutxi gorabehera.
MS geruzarik gabeko eta MS geruza duten MIMO elementuen isolamendu-kurba simulatuak: (a) S12, S14, S34 eta S32 eta (b) S13 eta S24.
Proposatutako MSn oinarritutako MIMO antenen irabazi-kurba esperimentalak gabe eta hauekin: (a) S12, S14, S34 eta S32 eta (b) S13 eta S24.
MIMO diagonaleko antenen irabazien grafikoak MS geruza gehitu aurretik eta ondoren agertzen dira 16b irudian. Azpimarratzekoa da metagainazalerik gabeko antenen diagonalen arteko gutxieneko isolamendua (1. eta 3. antenak) – 15,6 dB-koa dela espektro eragilean zehar, eta atzeko planoa duen metagainazalea – 18 dB dela. Metasurface ikuspegiak nabarmen murrizten ditu MIMO antenen diagonalen arteko akoplamendu-efektuak. Geruza bakarreko metagainazaleko isolamendu maximoa -37 dB-koa da, eta geruza bikoitzeko metagainazal baten kasuan, berriz, balio hori -47 dB-ra jaisten da. Metagainazalaren isolamendu maximoa kobrezko atzeko plano batekin -36,2 dB-koa da, eta hori gutxitzen da maiztasun-eremua handitu ahala. Atzeko planorik gabeko geruza bakarreko eta bikoitzeko metagainazalekin alderatuta, atzeko planoa duten metagainazalek isolamendu handiagoa eskaintzen dute beharrezkoa den maiztasun-tarte osoan zehar, batez ere 6 GHz-tik beherako 5G barrutian, 16a, b irudietan erakusten den moduan. 6 GHz (3,5 GHz) azpiko 5G banda ezagunenean eta erabilienean, geruza bakarreko eta bikoitzeko metagainazalek isolamendu txikiagoa dute MIMO osagaien artean kobrezko atzeko planoa duten metagainazalek baino (ia MS ez) (ikus 16a), b) irudia. Irabazien neurketak 17a, b irudietan ageri dira, ondoko antenen (S12, S14, S34 eta S32) eta diagonaleko antenen (S24 eta S13) isolamendua erakutsiz, hurrenez hurren. Irudi hauetan ikus daitekeenez (17a, b. irudiak), MIMO osagaien arteko isolamendu esperimentala ondo bat dator simulatutako isolamenduarekin. Nahiz eta simulatutako eta neurtutako CST balioen artean desberdintasun txikiak egon, fabrikazio-akatsen, SMA ataka-konexioen eta kable-galeren ondorioz. Horrez gain, antena eta MS islatzailea nylonezko distantzien artean kokatzen dira, hau da, behatutako emaitzetan eragiten duen beste arazo bat, simulazioko emaitzekin alderatuta.
gainazaleko korronteen banaketa aztertu zuen 5,5 GHz-ko metagainazalek elkarren arteko akoplamendua murrizteko gainazaleko uhinen ezabapenaren bidez42. Proposatutako MIMO antenaren gainazaleko korrontearen banaketa 18. Irudian agertzen da, non 1. antena gidatzen den eta gainerako antena 50 ohm-ko karga batekin amaitzen den. 1. antena dinamizatzen denean, elkarrekiko akoplamendu-korronte esanguratsuak agertuko dira ondoko antenetan 5,5 GHz-ko metagainazalerik ezean, 18a irudian ikusten den moduan. Aitzitik, metagainazalen erabileraren bitartez, 18b-d irudian ikusten den bezala, ondoko antenen arteko isolamendua hobetzen da. Kontuan izan behar da ondoko eremuen elkarrekiko akoplatzearen eragina minimiza daitekeela akoplamendu-korrontea zelula unitateen ondoko eraztunetara eta aldameneko MS zelula unitateetara MS geruzan zehar paraleloen aurkako norabideetan hedatuz. Banatutako antenaetatik MS unitateetara korrontea injektatzea funtsezko metodoa da MIMO osagaien arteko isolamendua hobetzeko. Ondorioz, MIMO osagaien arteko akoplamendu-korrontea asko murrizten da, eta isolamendua ere asko hobetzen da. Akoplamendu-eremua elementuan oso banatuta dagoenez, kobrezko atzeko planoaren metagainazalak MIMO antena-multzoa geruza bakarreko eta bikoitzeko metagainazalak baino nabarmen gehiago isolatzen du (18d irudia). Gainera, garatutako MIMO antena oso atzeko hedapena eta alboko hedapena baxua du, noranzko bakarreko erradiazio-eredua sortuz, eta, ondorioz, proposatutako MIMO antenaren irabazia handituz.
Proposatutako MIMO antenaren gainazaleko korronte-ereduak 5,5 GHz-n (a) MC gabe, (b) geruza bakarreko MC, (c) geruza bikoitzeko MC eta (d) geruza bakarreko MC kobrezko atzeko planoarekin. (CST Studio Suite 2019).
Funtzionamendu-maiztasunaren barruan, 19a irudiak diseinatutako MIMO antenaren irabaziak simulatu eta ikusitakoak erakusten ditu metagainazal gabe eta horiekin. Metasurfacerik gabeko MIMO antenaren lortutako irabazi simulatua 5,4 dBi da, 19a irudian ikusten den bezala. MIMO osagaien arteko elkarrekiko akoplamendu efektua dela eta, proposatutako MIMO antena benetan antena bakar batek baino 0,25 dBi irabazi handiagoa lortzen du. Metagainazalak gehitzeak MIMO osagaien artean irabazi eta isolamendu garrantzitsuak eman ditzake. Horrela, proposatutako metagainazaleko MIMO antena 8,3 dBi-rainoko irabazi handia lor dezake. 19a irudian ikusten den bezala, MIMO antenaren atzealdean metagainazal bakarra erabiltzen denean, irabazia 1,4 dBi handitzen da. Metagainazala bikoiztu denean, irabazia 2,1 dBi handitzen da, 19a irudian ikusten den moduan. Hala ere, espero den gehienezko irabazia 8,3 dBi lortzen da metagainazala kobrezko atzeko plano batekin erabiltzean. Nabarmentzekoa, geruza bakarreko eta geruza biko metagainazaletan lortutako irabazi maximoa 6,8 dBi eta 7,5 dBi da, hurrenez hurren, eta beheko geruzako metagainazalerako lortzen den irabazi maximoa 8,3 dBi da. Antenaren atzeko aldean dagoen metagainazaleko geruzak islatzaile gisa jokatzen du, antenaren atzeko aldean dagoen erradiazioa islatuz eta diseinatutako MIMO antenaren aurrealdetik (F/B) erlazioa hobetuz. Horrez gain, inpedantzia handiko MS islatzaileak uhin elektromagnetikoak manipulatzen ditu fasean, eta, horrela, erresonantzia gehigarria sortzen du eta proposatutako MIMO antenen erradiazio-errendimendua hobetzen du. MIMO antena atzean instalatutako MS islatzaileak lortutako irabazia nabarmen handitu dezake, emaitza esperimentalek baieztatzen dutena. Garatutako MIMO antena prototipoaren ikusitako eta simulatutako irabaziak ia berdinak dira, hala ere, maiztasun batzuetan neurtutako irabazia simulatutako irabazia baino handiagoa da, batez ere MSrik gabeko MIMOrako; Irabazi esperimentalaren aldakuntza hauek nylonezko kuxinen neurketa-perdoiengatik, kable-galerekin eta antena-sistemako akoplamenduengatik dira. Metagainazalerik gabeko MIMO antena neurtutako gailurra 5,8 dBi da, eta kobrezko atzeko planoa duen metagainazalea 8,5 dBi da. Azpimarratzekoa da MS islatzaile duen 4 atakako MIMO antena sistema osoak irabazi handia duela baldintza esperimentaletan eta zenbakizkoetan.
(a) lortutako irabaziaren eta (b) metagainazaleko efektuarekin proposatutako MIMO antenaren errendimendu orokorraren simulazio eta emaitza esperimentalak.
19b irudiak proposatutako MIMO sistemaren errendimendu orokorra erakusten du metagainazaleko islagailuekin eta gabe. 19b irudian, MS atzeko planoarekin erabiliz eraginkortasun txikiena % 73tik gorakoa izan zen (% 84ra arte). Garatutako MIMO antenen eraginkortasun orokorra MC gabe eta MCrekin ia berdina da simulatutako balioekin alderatuta desberdintasun txikiekin. Horren arrazoiak neurketa-perdoiak eta antena eta MS islatzailearen arteko distantzien erabilera dira. Neurtutako irabazia eta eraginkortasun orokorra maiztasun osoan simulazioaren emaitzen ia antzekoak dira, proposatutako MIMO prototipoaren errendimendua espero zena dela eta gomendatutako MSn oinarritutako MIMO antena 5G komunikazioetarako egokia dela adierazten du. Azterketa esperimentalen akatsen ondorioz, aldeak daude laborategiko esperimentuen emaitza orokorren eta simulazioen emaitzen artean. Proposatutako prototipoaren errendimendua antena eta SMA konektorearen arteko inpedantzia-desegokitzapenak, kable ardazkideen empaldura-galerak, soldadura-efektuak eta hainbat gailu elektronikoen konfigurazio esperimentalarekiko hurbiltasunak eragiten dute.
20. irudiak aipatutako antenaren diseinu eta optimizazio aurrerapena deskribatzen du bloke-diagrama moduan. Bloke-diagrama honek proposatutako MIMO antenen diseinu-printzipioen pausoz pauso deskribatzen du, bai eta antena optimizatzeko funtsezko zeregina duten parametroak ere, beharrezkoa den irabazi handia eta isolamendu handia lortzeko maiztasun zabal batean.
Eremu hurbileko MIMO antenen neurketak SATIMO Near-Field Experimental Ingurunean neurtu dira UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory-n. 21a,b irudiek erreklamatutako MIMO antenen E planoko eta H planoko erradiazio-eredu simulatuak eta behatuak erakusten dituzte, MSrekin eta MS gabe, 5,5 GHz-ko maiztasun operatiboan. 5,5 GHz-ko maiztasun-funtzionamenduan, garatutako MS ez den MIMO antena bidirekzioko erradiazio-eredu koherentea eskaintzen du alboko lobuluen balioekin. MS islatzailea aplikatu ondoren, antena noranzko bakarreko erradiazio-eredua ematen du eta atzeko lobuluen maila murrizten du, 21a, b irudietan ikusten den moduan. Aipatzekoa da kobrezko atzeko planoa duen metagainazal bat erabiliz, proposatutako MIMO antena eredua egonkorragoa eta norabide bakarrekoa dela MS gabe baino, oso atzeko eta alboko lobulu baxuekin. Proposatutako MM array islatzaileak antenaren atzeko eta alboko lobuluak murrizten ditu eta erradiazio-ezaugarriak ere hobetzen ditu korrontea noranzko bakarrean bideratuz (21a, b. irudiak), horrela irabazia eta zuzenbidetasuna handituz. Neurtutako erradiazio-eredua 1 atakarako lortu da 50 ohm-ko karga batekin gainerako portuetara konektatuta. Erradiazio-eredu esperimentala CSTk simulatutakoaren ia berdina zela ikusi zen, nahiz eta desbiderapen batzuk egon ziren osagaien lerrokatze desegokiagatik, terminal portuetako islaengatik eta kable-konexioetan galerengatik. Gainera, antena eta MS islatzailearen artean nylonezko distantzia bat sartu zen, hau da, aurreikusitako emaitzekin alderatuta ikusitako emaitzei eragiten dien beste arazo bat.
Garatutako MIMO antena (MS gabe eta MSrekin) 5,5 GHz-ko maiztasuneko erradiazio-eredua simulatu eta probatu zen.
Garrantzitsua da kontuan hartzea portuen isolamendua eta hari lotutako ezaugarriak ezinbestekoak direla MIMO sistemen errendimendua ebaluatzeko orduan. Proposatutako MIMO sistemaren aniztasunaren errendimendua, inguratzaileen korrelazio koefizientea (ECC) eta aniztasunaren irabazia (DG) barne, diseinatutako MIMO antena sistemaren sendotasuna ilustratzeko aztertzen da. MIMO antena baten ECC eta DG erabil daitezke bere errendimendua ebaluatzeko, MIMO sistema baten errendimenduaren alderdi garrantzitsuak baitira. Hurrengo ataletan proposatutako MIMO antenaren ezaugarri hauek zehaztuko dira.
Inguratzaileen Korrelazio Koefizientea (ECC). Edozein MIMO sistema kontuan hartuta, ECCk zehazten du zein mailatan erlazionatzen diren elementuak elkarren artean beren propietate espezifikoei dagokienez. Horrela, ECC-k hari gabeko komunikazio sare batean kanalen isolamendu maila erakusten du. Garatutako MIMO sistemaren ECC (envelope korrelazio koefizientea) S parametroetan eta eremu urruneko emisioetan oinarrituta zehaztu daiteke. Ekuaziotik. (7) eta (8) proposatutako MIMO antena 31aren ECC zehaztu daiteke.
Erreflexio-koefizientea Sii-k adierazten du eta Sij-ek transmisio-koefizientea. j-garren eta i-garren antenen hiru dimentsioko erradiazio-ereduak \(\vec{R}_{j} \left( {\theta ,\varphi } \right)\) eta \() esamoldeek ematen dituzte. \vec {{R_{ i } }} angelu solidoa \left( {\theta ,\varphi } \right)\) eta \({\Omega }\). Proposatutako antenaren ECC kurba 22a irudian ageri da eta bere balioa 0,004 baino txikiagoa da, hau da, haririk gabeko sistema baterako 0,5 balio onargarriaren azpitik. Beraz, ECC balio murriztuak esan nahi du proposatutako 4 atakako MIMO sistemak aniztasun handiagoa eskaintzen duela43.
Diversity Gain (DG) DG MIMO sistemaren errendimenduaren beste metrika bat da, aniztasun eskemak irradiatutako potentziari nola eragiten dion deskribatzen duena. (9) erlazioak garatzen ari den MIMO antena sistemaren DG zehazten du, 31. atalean deskribatzen den moduan.
22b irudiak proposatutako MIMO sistemaren DG diagrama erakusten du, non DG balioa 10 dB-tik oso gertu dagoen. Diseinatutako MIMO sistemako antena guztien DG balioak 9,98 dB gainditzen ditu.
1. taulak proposatutako metagainazaleko MIMO antena duela gutxi garatu diren antzeko MIMO sistemekin alderatzen du. Konparaketak hainbat errendimendu parametro hartzen ditu kontuan, banda zabalera, irabazia, isolamendu maximoa, eraginkortasun orokorra eta aniztasunaren errendimendua barne. Ikertzaileek hainbat MIMO antena-prototipo aurkeztu dituzte 5, 44, 45, 46, 47-n irabazia eta isolamendua hobetzeko teknikekin. Aurretik argitaratutako lanekin alderatuta, proposatutako MIMO sistemak metagainazaleko islatzaileekin gainditzen ditu banda-zabalera, irabazia eta isolamenduari dagokionez. Gainera, jakinarazitako antzeko antenen aldean, garatutako MIMO sistemak aniztasun errendimendu handiagoa eta eraginkortasun orokorra tamaina txikiagoan erakusten ditu. 5.46 atalean deskribatutako antenek proposatutako antena baino isolamendu handiagoa badute ere, antena hauek tamaina handia, irabazi txikia, banda zabalera estua eta MIMO errendimendu eskasa jasaten dute. 45ean proposatutako 4 atakako MIMO antena irabazi eta eraginkortasun handia erakusten du, baina bere diseinuak isolamendu baxua, tamaina handia eta aniztasun errendimendu eskasa ditu. Bestalde, 47an proposatutako tamaina txikiko antena sistemak irabazi eta banda-zabalera operatibo oso txikia du, eta gure MSn oinarritutako 4 atakako MIMO sistemak MIMO tamaina txikia, irabazi handia, isolamendu handia eta errendimendu hobea erakusten ditu. Horrela, proposatutako metagainazaleko MIMO antena 6 GHz azpiko 5G komunikazio-sistemetarako lehiakide nagusi bihur daiteke.
Lau atakako metagainazaleko islatzailean oinarritutako banda zabaleko MIMO antena irabazi eta isolamendu handikoa proposatzen da 6 GHz-tik beherako 5G aplikazioak onartzeko. Microstrip-lerroak irradiazio-sekzio karratu bat elikatzen du, ertz diagonaletan karratu batek moztuta dagoena. Proposatutako MS eta antena-igorlea Rogers RT5880-ren antzeko substratu-materialetan ezartzen dira abiadura handiko 5G komunikazio-sistemetan errendimendu bikaina lortzeko. MIMO antena sorta zabala eta irabazi handia du, eta MIMO osagaien arteko soinu isolamendua eta eraginkortasun bikaina eskaintzen ditu. Garatutako antena bakarrak 0,58?0,58?0,02?-ko miniaturazko dimentsioak ditu. 5 × 5 metagainazaleko array batekin, 4,56 GHz-ko banda-zabalera zabala, 8 dBi gailurreko irabazia eta neurtutako eraginkortasun handia eskaintzen ditu. Proposatutako lau atakako MIMO antena (2 × 2 array) proposatutako antena bakar bakoitza 1,05λ × 1,05λ × 0,02λ dimentsioak dituen beste antena batekin ortogonalki lerrokatuz diseinatu da. Gomendagarria da 10 × 10 MM-ko array bat 12 mm-ko altuera duen MIMO antena baten azpian muntatzea, atzera-erradiazioa murrizteko eta MIMO osagaien arteko elkar akoplamendua murrizteko, horrela irabazia eta isolamendua hobetuz. Esperimentazio eta simulazio emaitzek erakusten dute garatutako MIMO prototipoak 3,08-7,75 GHz-ko maiztasun-tarte zabal batean funtziona dezakeela, 6 GHz-tik beherako 5G espektroa estaliz. Horrez gain, MSn oinarritutako MIMO antena proposatzen duenak 2,9 dBi hobetzen du bere irabazia, 8,3 dBi-ko gehienezko irabazia lortuz, eta isolamendu bikaina (>15,5 dB) ematen du MIMO osagaien artean, MSren ekarpena balioztatuz. Horrez gain, proposatutako MIMO antena % 82ko batez besteko eraginkortasun orokorra eta elementuen arteko distantzia baxua 22 mm-koa da. Antenak MIMO aniztasunaren errendimendu bikaina erakusten du, DG oso altua (9,98 dB baino gehiago), ECC oso baxua (0,004 baino gutxiago) eta noranzko bakarreko erradiazio-eredua barne. Neurketaren emaitzak simulazioaren emaitzen oso antzekoak dira. Ezaugarri hauek garatutako lau atakako MIMO antena sistema aukera bideragarria izan daitekeela baieztatzen dute 6 GHz azpiko frekuentzia-tartean 5G komunikazio sistemetarako.
Cowin-ek 400-6000MHz banda zabaleko PCB antena eman dezake eta zure eskakizunaren arabera antena berria diseinatzeko laguntza eman dezake, mesedez jarri gurekin harremanetan zalantzarik gabe eskaerarik baduzu.
Argitalpenaren ordua: 2024-10-10