nijs-banner

Nijs

Metasurfaces brûke om winst en isolaasje fan breedbân PCB-antennes te ferbetterjen foar 5G sub-6 GHz kommunikaasjesystemen

breedbân pcb antenne (1)

Dit wurk stelt in kompakte yntegreare multi-ynput meardere útfier (MIMO) metasurface (MS) breedbânantenne foar foar sub-6 GHz fyfde generaasje (5G) draadloze kommunikaasjesystemen. De foar de hân lizzende nijichheid fan it foarstelde MIMO-systeem is syn brede operearjende bânbreedte, hege winst, lytse intercomponent klaringen, en poerbêste isolaasje binnen de MIMO-komponinten. It útstrielend plak fan 'e antenne is diagonaal ôfbrutsen, foar in part grûn, en metasurfaces wurde brûkt om de prestaasjes fan' e antenne te ferbetterjen. De foarstelde prototype yntegrearre inkele MS-antenne hat miniatuer diminsjes fan 0,58λ × 0,58λ × 0,02λ. Simulaasje- en mjittingsresultaten demonstrearje breedbânprestaasjes fan 3,11 GHz oant 7,67 GHz, ynklusyf de heechste winst fan 8 dBi. It fjouwer-elemint MIMO-systeem is ûntwurpen sadat elke antenne ortogonaal is foar elkoar, wylst in kompakte grutte en breedbânprestaasjes fan 3,2 oant 7,6 GHz behâldt. De foarstelde MIMO prototype is ûntwurpen en fabrisearre op Rogers RT5880 substraat mei lege ferlies en miniaturized ôfmjittings fan 1,05? 1.05? 0,02?, en syn prestaasje wurdt evaluearre mei help fan de foarnommen fjouwerkante sletten ring resonator array mei in 10 x 10 split ring. It basismateriaal is itselde. De foarnommen backplane metasurface gâns ferminderet antenne werom strieling en manipulearret elektromagnetyske fjilden, dêrmei ferbetterjen fan de bânbreedte, winst, en isolemint fan MIMO komponinten. Yn ferliking mei besteande MIMO-antennes berikt de foarstelde 4-poarte MIMO-antenne in hege winst fan 8.3 dBi mei in gemiddelde totale effisjinsje fan maksimaal 82% yn 'e 5G sub-6 GHz-band en is yn goede oerienstimming mei de mjitten resultaten. Boppedat toant de ûntwikkele MIMO-antenne poerbêste prestaasjes yn termen fan envelope-korrelaasjekoëffisjint (ECC) fan minder dan 0,004, diversiteitswinst (DG) fan sawat 10 dB (> 9,98 dB) en hege isolaasje tusken MIMO-komponinten (> 15,5 dB). skaaimerken. Sa befêstiget de foarstelde MS-basearre MIMO-antenne har tapasberens foar sub-6 GHz 5G-kommunikaasjenetwurken.
5G-technology is in ongelooflijke foarútgong yn draadloze kommunikaasje dy't rapper en feiliger netwurken ynskeakelje sil foar miljarden oansletten apparaten, brûkersûnderfinings leverje mei "nul" latency (latency fan minder dan 1 millisekonde), en nije technologyen yntrodusearje, ynklusyf elektroanika. Medyske soarch, yntellektueel ûnderwiis. , tûke stêden, tûke huzen, firtuele realiteit (VR), tûke fabriken en it ynternet fan auto's (IoV) feroarje ús libben, maatskippij en yndustry1,2,3. De US Federal Communications Commission (FCC) ferdielt it 5G-spektrum yn fjouwer frekwinsjebands4. De frekwinsjeband ûnder 6 GHz is fan belang foar ûndersikers, om't it kommunikaasje op lange ôfstân mooglik makket mei hege gegevensraten5,6. De sub-6 GHz 5G-spektrumallokaasje foar wrâldwide 5G-kommunikaasje wurdt werjûn yn figuer 1, wat oanjout dat alle lannen sub-6 GHz-spektrum beskôgje foar 5G-kommunikaasje7,8. Antennes binne in wichtich ûnderdiel fan 5G-netwurken en sille mear basisstasjons en brûkerterminalantennes fereaskje.
Microstrip patch antennes hawwe de foardielen fan tinne en platte struktuer, mar binne beheind yn bânbreedte en gain9,10, safolle ûndersyk is dien om te fergrutsjen de winst en bânbreedte fan de antenne; Yn de ôfrûne jierren, metasurfaces (MS) in soad brûkt yn antenne technologyen, benammen te ferbetterjen winst en trochstreaming11,12, lykwols, dizze antennes binne beheind ta ien haven; MIMO-technology is in wichtich aspekt fan draadloze kommunikaasje, om't it meardere antennes tagelyk kin brûke om gegevens te ferstjoeren, wêrtroch gegevensraten, spektrale effisjinsje, kanaalkapasiteit en betrouberens13,14,15 ferbetterje. MIMO-antennes binne potinsjele kandidaten foar 5G-applikaasjes, om't se gegevens oer meardere kanalen kinne ferstjoere en ûntfange sûnder ekstra krêft16,17. It ûnderlinge koppelingseffekt tusken MIMO-komponinten hinget ôf fan 'e lokaasje fan' e MIMO-eleminten en de winst fan 'e MIMO-antenne, wat in grutte útdaging is foar ûndersikers. Figuren 18, 19 en 20 litte ferskate MIMO-antennes sjen dy't wurkje yn 'e 5G sub-6 GHz-band, allegear demonstrearje goede MIMO-isolaasje en prestaasjes. De winst en bestjoeringsbânbreedte fan dizze foarstelde systemen binne lykwols leech.
Metamaterialen (MM's) binne nije materialen dy't net yn 'e natuer besteane en elektromagnetyske weagen kinne manipulearje, en dêrmei de prestaasjes fan antennes21,22,23,24 ferbetterje. MM wurdt no in protte brûkt yn antennetechnology om it strielingspatroan, bânbreedte, winst en isolaasje te ferbetterjen tusken antenne-eleminten en draadloze kommunikaasjesystemen, lykas besprutsen yn 25, 26, 27, 28. Yn 2029, in fjouwer-elemint MIMO-systeem basearre op metasurface, dêr't de antenne seksje wurdt sandwiched tusken de metasurface en de grûn sûnder in lucht gat, dat ferbetteret MIMO prestaasjes. Dit ûntwerp hat lykwols in gruttere grutte, legere bestjoeringsfrekwinsje en komplekse struktuer. In elektromagnetyske bângap (EBG) en grûnlus binne opnommen yn 'e foarstelde 2-poarte wideband MIMO-antenne om de isolaasje fan MIMO30-komponinten te ferbetterjen. De ûntworpen antenne hat goede MIMO-ferskaatprestaasjes en poerbêste isolaasje tusken twa MIMO-antennes, mar mei mar twa MIMO-komponinten sil de winst leech wêze. Derneist hat in31 ek in ultra-wideband (UWB) dual-port MIMO-antenne foarsteld en har MIMO-prestaasjes ûndersocht mei metamaterialen. Hoewol't dizze antenne is by steat fan UWB operaasje, syn winst is leech en de isolemint tusken de twa antennes is min. It wurk yn32 stelt in 2-poarte MIMO-systeem foar dat elektromagnetyske bandgap (EBG) reflektors brûkt om de winst te fergrutsjen. Hoewol't de ûntwikkele antenne array hat hege winst en goede MIMO ferskaat prestaasjes, syn grutte grutte makket it dreech om te passen yn folgjende-generaasje kommunikaasje apparaten. In oare reflector-basearre breedbân antenne waard ûntwikkele yn 33, dêr't de reflector waard yntegrearre ûnder de antenne mei in grutter 22 mm gat, útstald in legere pyk winst pa 4,87 dB. Paper 34 ûntwerpt in MIMO-antenne mei fjouwer havens foar mmWave-applikaasjes, dy't is yntegrearre mei de MS-laach om de isolaasje en winst fan it MIMO-systeem te ferbetterjen. Lykwols, dizze antenne jout goede winst en isolemint, mar hat beheinde bânbreedte en min meganyske eigenskippen troch de grutte lucht gat. Lykas, yn 2015, waard in trije-pear, 4-poarte bowtie-foarmige metasurface-yntegreare MIMO-antenne ûntwikkele foar mmWave-kommunikaasje mei in maksimale winst fan 7.4 dBi. B36 MS wurdt brûkt op 'e efterkant fan in 5G-antenne om de antennewinst te fergrutsjen, wêr't it metasoerflak as reflektor fungearret. De MS-struktuer is lykwols asymmetrysk en minder omtinken is betelle oan de ienheidselstruktuer.
Neffens de boppesteande analyseresultaten hat gjin fan 'e boppesteande antennes hege winst, poerbêste isolaasje, MIMO-prestaasjes en breedbândekking. Dêrom is d'r noch ferlet fan in metasurface MIMO-antenne dy't in breed oanbod fan 5G-spektrumfrekwinsjes ûnder 6 GHz kin dekke mei hege winst en isolaasje. Sjoen de beheiningen fan 'e hjirboppe neamde literatuer, wurdt in breedbân fjouwer-elemint MIMO-antennesysteem mei hege winst en poerbêste ferskaatprestaasjes foarsteld foar sub-6 GHz draadloze kommunikaasjesystemen. Derneist toant de foarstelde MIMO-antenne poerbêste isolaasje tusken MIMO-komponinten, lytse elemintgatten en hege stralingseffektiviteit. De antenne patch wurdt ôfbrutsen diagonaal en pleatst boppe op 'e metasurface mei in 12mm lucht gat, dat wjerspegelet werom strieling fan de antenne en ferbetteret antenne winst en rjochting. Derneist wurdt de foarstelde inkele antenne brûkt om in MIMO-antenne mei fjouwer eleminten te meitsjen mei superieure MIMO-prestaasjes troch elke antenne ortogonaal op elkoar te pleatsen. De ûntwikkele MIMO-antenne waard doe yntegrearre boppe op in 10 × 10 MS-array mei in koperen efterplane om emisjeprestaasjes te ferbetterjen. It ûntwerp hat in breed bestjoeringsberik (3,08-7,75 GHz), hege winst fan 8,3 dBi en hege gemiddelde totale effisjinsje fan 82%, lykas ek poerbêste isolaasje fan grutter dan -15,5 dB tusken MIMO-antennekomponinten. De ûntwikkele MS-basearre MIMO-antenne waard simulearre mei 3D elektromagnetysk softwarepakket CST Studio 2019 en falidearre troch eksperimintele stúdzjes.
Dizze paragraaf jout in detaillearre yntroduksje ta de foarstelde arsjitektuer en ien antenne design metodyk. Derneist wurde de simulearre en waarnommen resultaten yn detail besprutsen, ynklusyf ferspriedingsparameters, winst en algemiene effisjinsje mei en sûnder metasurfaces. De prototype-antenne waard ûntwikkele op in Rogers 5880 dielektrike substraat mei leech ferlies mei in dikte fan 1.575 mm mei in dielektrike konstante fan 2.2. Om it ûntwerp te ûntwikkeljen en te simulearjen, waard it elektromagnetyske simulatorpakket CST studio 2019 brûkt.
Figuer 2 toant it foarstelde arsjitektuer en ûntwerpmodel fan in antenne mei ien elemint. Neffens goed fêstige wiskundige fergelikingen37, de antenne bestiet út in lineêr fed fjouwerkant útstrieling spot en in koperen grûn fleanmasine (lykas beskreaun yn stap 1) en resonates mei in hiel smelle bânbreedte op 10,8 GHz, lykas werjûn yn figuer 3b. De earste grutte fan 'e antenneradiator wurdt bepaald troch de folgjende wiskundige relaasje37:
Wêr't \(P_{L}\) en \(P_{w}\) de lingte en breedte fan 'e patch binne, c stiet foar de snelheid fan ljocht, \(\gamma_{r}\) is de dielektrike konstante fan it substraat . , \(\gamma_{reff }\) stiet foar de effektive dielektryske wearde fan it strielingsplak, \(\Delta L\) stiet foar de feroaring yn spotlengte. De antenne backplane waard optimalisearre yn de twadde etappe, tanimmende de impedance bânbreedte nettsjinsteande de hiel lege impedance bânbreedte fan 10 dB. Yn de tredde etappe, de feeder posysje wurdt ferpleatst nei rjochts, dat ferbettert de impedance bânbreedte en impedans oerienkomst fan de foarnommen antenne38. Op dit stadium toant de antenne in poerbêste bestjoeringsbânbreedte fan 4 GHz en beslacht ek it spektrum ûnder 6 GHz yn 5G. De fjirde en lêste etappe giet it om it etsen fan fjouwerkante grooves yn tsjinoerstelde hoeken fan de straling spot. Dit slot wreidet de 4,56 GHz bânbreedte signifikant út om sub-6 GHz 5G-spektrum te dekken fan 3,11 GHz oant 7,67 GHz, lykas werjûn yn figuer 3b. Foar- en ûnderperspektyf werjeften fan it foarstelde ûntwerp wurde werjûn yn figuer 3a, en de úteinlike optimalisearre fereaske ûntwerpparameters binne as folget: 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) Boppe- en efterkant fan 'e ûntworpen inkele antenne (CST STUDIO SUITE 2019). (b) S-parameter kromme.
Metasurface is in term dy't ferwiist nei in periodike array fan ienheidssellen dy't op in bepaalde ôfstân fan elkoar lizze. Metasurfaces binne in effektive manier om de prestaasjes fan antennestraling te ferbetterjen, ynklusyf bânbreedte, winst en isolaasje tusken MIMO-komponinten. Troch de ynfloed fan oerflakwelle-propagaasje generearje metasurfaces ekstra resonânsjes dy't bydrage oan ferbettere antenneprestaasjes39. Dit wurk stelt in epsilon-negative metamaterial (MM) ienheid foar dy't wurket yn 'e 5G-band ûnder 6 GHz. De MM mei in oerflak fan 8mm × 8mm waard ûntwikkele op in leech ferlies Rogers 5880 substraat mei in dielektrike konstante fan 2.2 en in dikte fan 1.575mm. De optimalisearre MM resonator patch bestiet út in binnenste circular split ring ferbûn mei twa wizige bûtenste split ringen, lykas werjûn yn figuer 4a. Figuer 4a fettet de definitive optimalisearre parameters fan 'e foarstelde MM-opset gear. Ferfolgens waarden 40 × 40 mm en 80 × 80 mm metasurface-lagen ûntwikkele sûnder in koperen efterplan en mei in koperen efterplan mei respektivelik 5 × 5 en 10 × 10 sel-arrays. De foarstelde MM-struktuer waard modeleare mei 3D elektromagnetyske modelleringssoftware "CST studio suite 2019". In fabrisearre prototype fan 'e foarstelde MM-arraystruktuer en mjittingsopstelling (dual-port netwurkanalysator PNA en waveguide-poarte) wurdt werjûn yn figuer 4b om de CST-simulaasjeresultaten te falidearjen troch it werklike antwurd te analysearjen. De mjittingopstelling brûkte in Agilent PNA-searje netwurkanalysator yn kombinaasje mei twa waveguide koaksiale adapters (A-INFOMW, dielnûmer: 187WCAS) om sinjalen te ferstjoeren en te ûntfangen. In prototype 5 × 5 array waard pleatst tusken twa waveguide koaksiale adapters ferbûn troch koaksiale kabel oan in twa-poarte netwurk analyzer (Agilent PNA N5227A). De Agilent N4694-60001 kalibraasjekit wurdt brûkt om de netwurkanalysator yn in pilotfabryk te kalibrearjen. De simulearre en CST waarnommen ferstruit parameters fan de foarstelde prototype MM array wurde werjûn yn figuer 5a. It kin sjoen wurde dat de foarstelde MM-struktuer resonearret yn it 5G-frekwinsjeberik ûnder 6 GHz. Nettsjinsteande it lytse ferskil yn bânbreedte fan 10 dB, binne de simulearre en eksperimintele resultaten heul gelyk. De resonânsjefelfrekwinsje, bânbreedte en amplitude fan 'e waarnommen resonânsje binne wat oars as de simulearre, lykas werjûn yn figuer 5a. Dizze ferskillen tusken waarnommen en simulearre resultaten binne te tankjen oan manufacturing imperfections, lytse klaringen tusken it prototype en de waveguide havens, coupling effekten tusken de waveguide havens en array komponinten, en mjitting tolerânsjes. Dêrneist goede pleatsing fan it ûntwikkele prototype tusken de waveguide havens yn de eksperimintele opset kin resultearje yn in resonânsje ferskowing. Dêrnjonken waard yn 'e kalibraasjefaze net winske lûd waarnommen, wat late ta diskrepânsjes tusken de numerike en mjitten resultaten. Utsein dizze swierrichheden docht it foarstelde MM-array-prototype lykwols goed troch de sterke korrelaasje tusken simulaasje en eksperimint, wêrtroch it goed geskikt is foar sub-6 GHz 5G draadloze kommunikaasjeapplikaasjes.
(a) Geometry fan ienheid (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) Foto fan 'e MM-mjitopstelling.
(a) Simulaasje en ferifikaasje fan 'e ferspriedingsparameterkurven fan it metamateriaal prototype. (b) Dielectric konstante kromme fan in MM ienheid sel.
Relevante effektive parameters lykas effektive dielektrike konstante, magnetyske permeabiliteit en brekingsyndeks waarden studearre mei ynboude post-ferwurkingstechniken fan 'e CST elektromagnetyske simulator om it gedrach fan' e MM-ienheidsel fierder te analysearjen. De effektive MM-parameters wurde krigen fan 'e ferspriedingsparameters mei in robúste rekonstruksjemetoade. De folgjende transmittance- en refleksjekoëffisjintfergelikingen: (3) en (4) kinne brûkt wurde om de brekingsyndeks en impedânsje te bepalen (sjoch 40).
De echte en tinkbyldige dielen fan de operator wurde fertsjintwurdige troch (.)' en (.)" respektivelik, en de hiele wearde m komt oerien mei de echte brekingsyndeks. Dielektryske konstante en permeabiliteit wurde bepaald troch de formules \(\varepsilon {} = {}n/z,\) en \(\mu = nz\), dy't respektivelik basearre binne op impedânsje en brekingsyndeks. De effektive dielektrike konstante kromme fan 'e MM-struktuer wurdt werjûn yn figuer 5b. By de resonânsjefrekwinsje is de effektive dielektrike konstante negatyf. Figuren 6a,b litte de ekstrahearre wearden sjen fan effektive permeabiliteit (μ) en effektive brekingsyndeks (n) fan 'e foarstelde ienheidsel. Opmerklik fertoane de ekstrahearre permeabiliteiten positive echte wearden tichtby nul, wat de epsilon-negative (ENG) eigenskippen fan 'e foarstelde MM-struktuer befestiget. Boppedat, lykas werjûn yn figuer 6a, de resonânsje by permeabiliteit tichtby nul is sterk besibbe oan de resonânsjefel frekwinsje. De ûntwikkele ienheid sel hat in negative brekingsyndeks (figuer 6b), dat betsjut dat de foarnommen MM kin brûkt wurde om te ferbetterjen de antenne prestaasjes21,41.
It ûntwikkele prototype fan in inkele breedbânantenne waard makke om it foarstelde ûntwerp eksperiminteel te testen. Figuren 7a, b litte bylden sjen fan 'e foarstelde prototype ienige antenne, syn strukturele dielen en de opset foar mjitting fan tichtby fjild (SATIMO). Om de antenneprestaasjes te ferbetterjen, wurdt de ûntwikkele metasurface pleatst yn lagen ûnder de antenne, lykas werjûn yn figuer 8a, mei hichte h. In inkele 40mm x 40mm dûbel-laach metasurface waard tapast oan 'e efterkant fan' e inkele antenne mei 12mm yntervallen. Dêrneist wurdt in metasurface mei in backplane pleatst op 'e efterkant fan' e inkele antenne op in ôfstân fan 12 mm. Nei it tapassen fan de metasurface, toant de inkele antenne in signifikante ferbettering fan prestaasjes, lykas werjûn yn figueren 1 en 2. figueren 8 en 9. figuer 8b toant de simulearre en mjitten reflectance plots foar de inkele antenne sûnder en mei metasurfaces. It is de muoite wurdich op te merken dat de dekkingsbân fan in antenne mei in metasurface tige ferlykber is mei de dekkingsbân fan in antenne sûnder in metasurface. Figuren 9a, b toant in ferliking fan de simulearre en waarnommen ien antenne winst en totale effisjinsje sûnder en mei MS yn it bestjoeringssysteem spektrum. It kin sjoen wurde dat, yn ferliking mei de net-metasurface-antenne, de winst fan 'e metasurface-antenne signifikant ferbettere wurdt, tanimmend fan 5,15 dBi nei 8 dBi. De winst fan 'e single-layer metasurface, dual-layer metasurface, en single antenne mei backplane metasurface ferhege mei respektivelik 6 dBi, 6.9 dBi en 8 dBi. Yn ferliking mei oare metasurfaces (single-layer en double-layer MC's), is de winst fan in inkele metasurface-antenne mei in koperen backplane oant 8 dBi. Yn dit gefal fungearret it meta-oerflak as in reflektor, wêrtroch't de efterstrieling fan 'e antenne ferminderet en de elektromagnetyske weagen yn-fase manipulearret, wêrtroch't de stralingseffisjinsje fan 'e antenne en dus de winst fergruttet. In stúdzje fan 'e totale effisjinsje fan in inkele antenne sûnder en mei metasurfaces wurdt werjûn yn figuer 9b. It is de muoite wurdich opskriuwen dat de effisjinsje fan in antenne mei en sûnder metasurface is hast itselde. Yn it legere frekwinsjeberik nimt de antenne-effisjinsje in bytsje ôf. De eksperimintele en simulearre winst- en effisjinsjekurven binne yn goede oerienstimming. D'r binne lykwols lytse ferskillen tusken de simulearre en hifke resultaten fanwege fabrikaazjedefekten, mjittolerânsjes, ferlies fan SMA-poarteferbining en draadferlies. Derneist lizze de antenne en MS-reflektor tusken de nylon-spacers, wat in oar probleem is dat de waarnommen resultaten beynfloedet yn ferliking mei de simulaasjeresultaten.
Figure (a) toant de foltôge inkele antenne en de byhearrende komponinten. (b) Near-field mjitting opset (SATIMO).
(a) Antenne-eksitaasje mei metasurface-reflektors (CST STUDIO SUITE 2019). (b) Simulearre en eksperimintele wjerspegelingen fan in inkele antenne sûnder en mei MS.
Simulaasje- en mjittingsresultaten fan (a) de berikke winst en (b) de totale effisjinsje fan 'e foarstelde metasurface-effektantenne.
Beammusteranalyse mei MS. Ien-antenne near-field mjittingen waarden útfierd yn 'e SATIMO Near-Field Experimental Environment fan it UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory. Figuren 10a, b toant de simulearre en waarnommen E-plane en H-plane stralingsmonstre op 5,5 GHz foar de foarnommen inkele antenne mei en sûnder MS. De ûntwikkele inkele antenne (sûnder MS) soarget foar in konsekwint bidirectioneel stralingspatroon mei side lobe wearden. Nei it tapassen fan de foarnommen MS reflector, de antenne jout in unidirectional stralingsmonster en ferleget it nivo fan 'e rêch lobes, lykas werjûn yn figueren 10a, b. It is de muoite wurdich opskriuwen dat de foarstelde single antenne straling patroan is stabiler en unidirectional mei hiel lege werom en kant lobes by it brûken fan in metasurface mei in koper backplane. De foarstelde MM array reflector ferleget de efter- en kant lobes fan 'e antenne, wylst it ferbetterjen fan de straling prestaasje troch in rjochting fan de hjoeddeiske yn unidirectional rjochtings (figuer 10a, b), dêrmei fergrutsjen de winst en direktivity. It waard konstatearre dat it eksperimintele stralingspatroan hast te fergelykjen wie mei dat fan 'e CST-simulaasjes, mar in bytsje fariearre troch misalignment fan 'e ferskate gearstalde komponinten, mjittolerânsjes en kabelferlies. Derneist waard in nylon spacer ynfoege tusken de antenne en de MS-reflektor, wat in oar probleem is dat de waarnommen resultaten beynfloedet yn ferliking mei de numerike resultaten.
It stralingspatroon fan 'e ûntwikkele inkele antenne (sûnder MS en mei MS) op in frekwinsje fan 5,5 GHz waard simulearre en hifke.
De foarstelde MIMO antenne mjitkunde wurdt werjûn yn figuer 11 en omfiemet fjouwer inkele antennes. De fjouwer komponinten fan 'e MIMO-antenne binne ortogonaal oan elkoar arranzjearre op in substraat fan dimensjes 80 × 80 × 1.575 mm, lykas werjûn yn figuer 11. De ûntwurpen MIMO-antenne hat in inter-elemint ôfstân fan 22 mm, wat lytser is as de tichtstby oerienkommende inter-elemint ôfstân fan de antenne. MIMO antenne ûntwikkele. Dêrneist is in part fan 'e grûn fleantúch leit op deselde wize as in inkele antenne. De refleksjewearden fan 'e MIMO-antennes (S11, S22, S33 en S44) werjûn yn figuer 12a fertoane itselde gedrach as in antenne mei ien elemint resonearjend yn 'e 3.2-7.6 GHz-band. Dêrom is de impedânsjebânbreedte fan in MIMO-antenne krekt itselde as dy fan in inkele antenne. It koppelingseffekt tusken MIMO-komponinten is de wichtichste reden foar it lytse bânbreedteferlies fan MIMO-antennes. Figure 12b lit it effekt fan ynterconnection op MIMO-komponinten sjen, wêr't de optimale isolaasje tusken MIMO-komponinten waard bepaald. De isolaasje tusken antennes 1 en 2 is it leechste op likernôch -13,6 dB, en de isolemint tusken antennes 1 en 4 is it heechste op likernôch -30,4 dB. Troch syn lytse grutte en bredere bânbreedte hat dizze MIMO-antenne legere winst en legere trochfier. Isolaasje is leech, dus ferhege fersterking en isolaasje binne nedich;
Untwerpmeganisme fan 'e foarstelde MIMO-antenne (a) top werjefte en (b) grûnflak. (CST Studio Suite 2019).
De geometryske arranzjemint en eksitaasjemetoade fan 'e foarstelde metasurface MIMO-antenne wurde werjûn yn figuer 13a. In 10x10mm matrix mei dimensjes fan 80x80x1.575mm is ûntworpen foar de efterkant fan in 12mm hege MIMO-antenne, lykas werjûn yn figuer 13a. Derneist binne metasurfaces mei koperen efterplanken bedoeld foar gebrûk yn MIMO-antennes om har prestaasjes te ferbetterjen. De ôfstân tusken de metasurface en de MIMO-antenne is kritysk om hege winst te berikken, wylst konstruktive ynterferinsje mooglik is tusken de weagen generearre troch de antenne en dy reflektearre troch de metasurface. Wiidweidige modellering waard útfierd om de hichte tusken de antenne en de metasurface te optimalisearjen, wylst kwartwelle-standerts behâlde foar maksimale winst en isolaasje tusken MIMO-eleminten. De signifikante ferbetteringen yn MIMO-antenneprestaasjes dy't berikt binne troch it brûken fan metasurfaces mei backplanes yn ferliking mei metasurfaces sûnder backplanes sille wurde oantoand yn folgjende haadstikken.
(a) CST-simulaasje-opset fan 'e foarstelde MIMO-antenne mei MS (CST STUDIO SUITE 2019), (b) Refleksjekurven fan it ûntwikkele MIMO-systeem sûnder MS en mei MS.
De wjerspegelingen fan MIMO antennes mei en sûnder metasurfaces wurde werjûn yn figuer 13b, dêr't S11 en S44 wurde presintearre troch it hast identike gedrach fan alle antennes yn de MIMO systeem. It is de muoite wurdich op te merken dat de -10 dB impedânsjebânbreedte fan in MIMO-antenne sûnder en mei ien metasurface hast itselde is. Yn tsjinstelling, de impedance bânbreedte fan de foarnommen MIMO antenne wurdt ferbettere troch dual-laach MS en backplane MS. It is de muoite wurdich op te merken dat sûnder MS, de MIMO-antenne in fraksjonele bânbreedte fan 81,5% (3,2-7,6 GHz) leveret relatyf oan 'e sintrumfrekwinsje. It yntegrearjen fan de MS mei it efterplan fergruttet de impedânsjebânbreedte fan 'e foarstelde MIMO-antenne nei 86,3% (3,08–7,75 GHz). Hoewol't dual-laach MS fergruttet trochstreaming, de ferbettering is minder as dy fan MS mei in koperen backplane. Boppedat fergruttet in dual-layer MC de grutte fan 'e antenne, fergruttet de kosten en beheint har berik. De ûntworpen MIMO-antenne en metasurface-reflektor wurde makke en ferifiearre om de simulaasjeresultaten te falidearjen en de werklike prestaasjes te evaluearjen. figuer 14a toant de fabrisearre MS-laach en MIMO-antenne mei ferskate komponinten gearstald, wylst figuer 14b in foto toant fan it ûntwikkele MIMO-systeem. De MIMO-antenne wurdt boppe op 'e metasurface monteard mei fjouwer nylon spacers, lykas werjûn yn figuer 14b. Figuer 15a lit in momintopname sjen fan 'e eksperimintele opset fan 'e near-field fan it ûntwikkele MIMO-antennesysteem. In PNA-netwurkanalysator (Agilent Technologies PNA N5227A) waard brûkt om ferspriedingsparameters te skatten en te evaluearjen en karakterisearjen fan near-field emisje eigenskippen yn it UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory.
(a) Foto's fan SATIMO near-field mjittingen (b) Simulearre en eksperimintele bochten fan S11 MIMO antenne mei en sûnder MS.
Dizze seksje presintearret in fergelykjende stúdzje fan 'e simulearre en waarnommen S-parameters fan' e foarstelde 5G MIMO-antenne. Figuer 15b toant de eksperimintele reflectance plot fan de yntegrearre 4-elemint MIMO MS antenne en fergeliket it mei de CST simulaasje resultaten. De eksperimintele wjerspegelingen waarden fûn itselde te wêzen as de CST-berekkeningen, mar wiene wat oars fanwegen fabrikaazjedefekten en eksperimintele tolerânsjes. Derneist beslacht de waarnommen wjerspegeling fan it foarstelde MS-basearre MIMO-prototype it 5G-spektrum ûnder 6 GHz mei in impedânsjebânbreedte fan 4.8 GHz, wat betsjut dat 5G-applikaasjes mooglik binne. De mjitten resonânsjefrekwinsje, bânbreedte en amplitude ferskille lykwols in bytsje fan 'e CST-simulaasjeresultaten. Manufacturing defekten, coax-to-SMA coupling ferliezen, en outdoor mjitting opsetten kinne feroarsaakje ferskillen tusken mjitten en simulearre resultaten. Nettsjinsteande dizze tekoarten docht de foarstelde MIMO lykwols goed, en leveret sterke oerienkomst tusken simulaasjes en mjittingen, wêrtroch it goed geskikt is foar sub-6 GHz 5G draadloze applikaasjes.
De simulearre en waarnommen MIMO antenne gain curves wurde werjûn yn figueren 2 en 2. Lykas werjûn yn respektivelik figueren 16a, b en 17a, b, de ûnderlinge ynteraksje fan MIMO komponinten. As metasurfaces wurde tapast op MIMO-antennes, wurdt de isolaasje tusken MIMO-antennes signifikant ferbettere. De isolaasjeplots tusken neistlizzende antenne-eleminten S12, S14, S23 en S34 litte ferlykbere bochten sjen, wylst de diagonale MIMO-antennes S13 en S42 lykweardich hege isolemint sjen litte troch de gruttere ôfstân tusken har. De simulearre oerdracht skaaimerken fan neistlizzende antennes wurde werjûn yn figuer 16a. It is de muoite wurdich op te merken dat yn it 5G-bestjoeringsspektrum ûnder 6 GHz de minimale isolaasje fan in MIMO-antenne sûnder in metasurface is -13,6 dB, en foar in metasurface mei in efterplan - 15,5 dB. De winst plot (figuer 16a) lit sjen dat de backplane metasurface gâns ferbettert de isolaasje tusken MIMO antenne eleminten yn ferliking mei single- en dûbele-laach metasurfaces. Op neistlizzende antenne-eleminten jouwe single- en dûbellaach metasurfaces minimum isolaasje fan likernôch -13,68 dB en -14,78 dB, en de koperen backplane metasurface jout likernôch -15,5 dB.
Simulearre isolaasjekurven fan MIMO-eleminten sûnder MS-laach en mei MS-laach: (in) S12, S14, S34 en S32 en (b) S13 en S24.
Eksperimintele winst bochten fan de foarnommen MS-basearre MIMO antennes sûnder en mei: (in) S12, S14, S34 en S32 en (b) S13 en S24.
De MIMO diagonale antenne winst plots foar en nei it tafoegjen fan de MS-laach wurde werjûn yn figuer 16b. It is de muoite wurdich opskriuwen dat de minimale isolaasje tusken diagonale antennes sûnder in metasurface (antennes 1 en 3) is - 15,6 dB oer it bestjoeringssysteem spektrum, en in metasurface mei in backplane is - 18 dB. De metasurface-oanpak ferminderet de koppelingseffekten tusken diagonale MIMO-antennes signifikant. De maksimale isolaasje foar in single-layer metasurface is -37 dB, wylst foar in dûbel-laach metasurface dizze wearde sakket nei -47 dB. De maksimale isolemint fan 'e metasurface mei in koperen backplane is -36,2 dB, dat nimt ôf mei tanimmend frekwinsje berik. Yn ferliking mei single- en dûbele laach metasurfaces sûnder backplane, jout metasurfaces mei in backplane superieure isolaasje oer de hiele fereaske bestjoeringssysteem frekwinsje berik, benammen yn de 5G berik ûnder 6 GHz, lykas werjûn yn figueren 16a, b. Yn de meast populêre en meast brûkte 5G band ûnder 6 GHz (3,5 GHz), single- en dual-laach metasurfaces hawwe legere isolaasje tusken MIMO komponinten as metasurfaces mei koper backplanes (hast gjin MS) (sjoch figuer 16a), b). De winst mjittingen wurde werjûn yn figueren 17a, b, showing de isolaasje fan neistlizzende antennes (S12, S14, S34 en S32) en diagonale antennes (S24 en S13), respektivelik. Sa't bliken docht út dizze sifers (fig. 17a, b), komt de eksperimintele isolaasje tusken MIMO-komponinten goed oerien mei de simulearre isolaasje. Hoewol d'r lytse ferskillen binne tusken de simulearre en mjitten CST-wearden fanwege fabrikaazjedefekten, SMA-poarteferbiningen en draadferlies. Derneist lizze de antenne en MS-reflektor tusken de nylon-spacers, wat in oar probleem is dat de waarnommen resultaten beynfloedet yn ferliking mei de simulaasjeresultaten.
studearre de oerflakstreamferdieling by 5,5 GHz om de rol fan metasurfaces te rationalisearjen by it ferminderjen fan ûnderlinge koppeling troch oerflakwelle-ûnderdrukking42. De oerflak hjoeddeistige ferdieling fan de foarnommen MIMO antenne wurdt werjûn yn figuer 18, dêr't antenne 1 wurdt dreaun en de rest fan de antenne wurdt beëinige mei in 50 ohm load. Wannear't antenne 1 wurdt energized, sil wichtige ûnderlinge coupling streamen ferskine op oanswettende antennes op 5,5 GHz by it ûntbrekken fan in metasurface, lykas werjûn yn figuer 18a. Krekt oarsom, troch it brûken fan metasurfaces, lykas werjûn yn Fig.. 18b-d, wurdt de isolaasje tusken neistlizzende antennes ferbettere. Dêrby moat opmurken wurde dat it effekt fan ûnderlinge coupling fan oanswettende fjilden kin wurde minimalisearre troch propagating de coupling hjoeddeistige nei oanswettende ringen fan ienheid sellen en neistlizzende MS unit sellen lâns de MS laach yn antiparallel rjochtings. Ynjeksje fan stroom fan ferdielde antennes nei MS-ienheden is in kaaimetoade foar it ferbetterjen fan isolaasje tusken MIMO-komponinten. As gefolch, de koppeling stroom tusken MIMO komponinten wurdt sterk fermindere, en de isolemint wurdt ek gâns ferbettere. Omdat de coupling fjild wurdt wiidferspraat yn it elemint, isolearret de koperen backplane metasurface de MIMO antenne gearstalling signifikant mear as single- en dûbele laach metasurfaces (figuer 18d). Boppedat hat de ûntwikkele MIMO-antenne heul lege efterpropagaasje en side-propagaasje, en produsearret in unidirectional stralingspatroan, wêrtroch't de winst fan 'e foarstelde MIMO-antenne ferheget.
Surface hjoeddeistige patroanen fan de foarnommen MIMO-antenne op 5,5 GHz (a) sûnder MC, (b) single-laach MC, (c) dûbele-laach MC, en (d) single-laach MC mei koper backplane. (CST Studio Suite 2019).
Binnen de bestjoeringsfrekwinsje toant figuer 19a de simulearre en waarnommen winsten fan de ûntwurpen MIMO antenne sûnder en mei metasurfaces. De simulearre berikte winst fan 'e MIMO-antenne sûnder metasurface is 5.4 dBi, lykas werjûn yn figuer 19a. Troch it ûnderlinge koppelingseffekt tusken MIMO-komponinten berikt de foarstelde MIMO-antenne eins 0,25 dBi hegere winst as in inkele antenne. De tafoeging fan metasurfaces kin wichtige winsten en isolaasje leverje tusken MIMO-komponinten. Sa kin de foarstelde metasurface MIMO-antenne hege realisearre winst berikke fan maksimaal 8,3 dBi. Lykas werjûn yn figuer 19a, as in inkele metasurface wurdt brûkt oan 'e efterkant fan' e MIMO-antenne, nimt de winst ta mei 1,4 dBi. As de metasurface wurdt ferdûbele, ferheget de winst mei 2,1 dBi, lykas werjûn yn figuer 19a. De ferwachte maksimale winst fan 8,3 dBi wurdt lykwols berikt by it brûken fan de metasurface mei in koperen efterplane. Opmerklik is de maksimale berikte winst foar de single-layer en double-layer metasurfaces respektivelik 6,8 dBi en 7,5 dBi, wylst de maksimale berikte winst foar de ûnderste laach metasurface 8,3 dBi is. De metasurface-laach oan 'e efterkant fan' e antenne fungearret as in reflektor, reflektearret strieling fan 'e efterkant fan' e antenne en ferbetteret de front-to-back (F / B) ferhâlding fan 'e ûntwurpen MIMO-antenne. Derneist manipulearret de MS-reflektor mei hege impedânsje elektromagnetyske weagen yn-fase, wêrtroch ekstra resonânsje ûntstiet en de stralingsprestaasjes fan 'e foarstelde MIMO-antenne ferbetterje. De MS-reflektor ynstalleare efter de MIMO-antenne kin de berikke winst signifikant ferheegje, wat wurdt befêstige troch eksperimintele resultaten. De waarnommen en simulearre winst fan de ûntwikkele prototype MIMO antenne binne hast itselde, lykwols, op guon frekwinsjes de mjitten winst is heger as de simulearre winst, benammen foar MIMO sûnder MS; Dizze fariaasjes yn eksperimintele winst binne te tankjen oan mjittolerânsjes fan 'e nylon pads, kabelferlies en koppeling yn it antennesysteem. De peak mjitten winst fan 'e MIMO-antenne sûnder de metasurface is 5,8 dBi, wylst de metasurface mei in koperen efterplan 8,5 dBi is. It is de muoite wurdich op te merken dat it foarstelde folsleine 4-port MIMO-antennesysteem mei MS-reflektor in hege winst úttoart ûnder eksperimintele en numerike omstannichheden.
Simulaasje en eksperimintele resultaten fan (a) de berikke winst en (b) de totale prestaasjes fan 'e foarstelde MIMO-antenne mei metasurface-effekt.
Figure 19b toant de totale prestaasjes fan it foarstelde MIMO systeem sûnder en mei metasurface reflectors. Yn figuer 19b wie de leechste effisjinsje mei MS mei backplane mear as 73% (omleech nei 84%). De totale effisjinsje fan 'e ûntwikkele MIMO-antennes sûnder MC en mei MC is hast itselde mei lytse ferskillen yn ferliking mei de simulearre wearden. De redenen hjirfoar binne mjittolerânsjes en it brûken fan spacers tusken de antenne en de MS-reflektor. De mjitten berikte winst en totale effisjinsje oer de heule frekwinsje binne hast gelyk oan 'e simulaasjeresultaten, wat oanjout dat de prestaasjes fan it foarstelde MIMO-prototype is lykas ferwachte en dat de oanbefellende MS-basearre MIMO-antenne geskikt is foar 5G-kommunikaasje. Troch flaters yn eksperimintele stúdzjes besteane ferskillen tusken de totale resultaten fan laboratoariumeksperiminten en de resultaten fan simulaasjes. De prestaasje fan it foarstelde prototype wurdt beynfloede troch impedânsje-mismatch tusken de antenne en de SMA-ferbining, koaksiale kabel-splitsferlies, soldeereffekten, en de buert fan ferskate elektroanyske apparaten oan 'e eksperimintele opset.
figuer 20 beskriuwt it ûntwerp en optimalisearjen foarútgong fan de neamde antenne yn 'e foarm fan in blokdiagram. Dit blokdiagram jout in stap-foar-stap beskriuwing fan 'e foarstelde MIMO-antenne-ûntwerpprinsipes, lykas de parameters dy't in wichtige rol spylje by it optimalisearjen fan de antenne om de fereaske hege winst en hege isolaasje te berikken oer in brede wurkfrekwinsje.
De mjittingen fan 'e MIMO-antenne fan tichtby fjild waarden mjitten yn' e SATIMO Near-Field Experimental Environment by it UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory. Figuren 21a, b ferbyldzje de simulearre en waarnommen E-fleantúch en H-plane strieling patroanen fan de bewearde MIMO antenne mei en sûnder MS op in bestjoeringssysteem frekwinsje fan 5,5 GHz. Yn it bestjoeringsfrekwinsjeberik fan 5,5 GHz biedt de ûntwikkele net-MS MIMO-antenne in konsekwint bidirectioneel stralingspatroan mei sidelobewearden. Nei it tapassen fan de MS reflector, de antenne jout in unidirectional stralingsmonster en ferleget it nivo fan 'e rêch lobes, lykas werjûn yn figueren 21a, b. It is de muoite wurdich opskriuwen dat troch it brûken fan in metasurface mei in koper backplane, it foarstelde MIMO antenne patroan is stabiler en unidirectional as sûnder MS, mei hiel lege rêch en kant lobes. De foarstelde MM array reflector ferleget de efter- en kant lobes fan de antenne en ek ferbetteret de strieling skaaimerken troch it rjochtsjen fan de hjoeddeiske yn in unidirectional rjochting (figuer 21a, b), dêrmei tanimmende de winst en direktivity. It mjitten stralingspatroan waard krigen foar poarte 1 mei in 50 ohm load ferbûn mei de oerbleaune havens. It waard konstatearre dat it eksperimintele stralingspatroan hast identyk wie oan dat simulearre troch CST, hoewol d'r guon ôfwikingen wiene troch komponint misalignment, refleksjes fan terminalhavens en ferliezen yn kabelferbiningen. Derneist waard in nylon spacer ynfoege tusken de antenne en de MS-reflektor, wat in oar probleem is dat de waarnommen resultaten beynfloedet yn ferliking mei de foarsein resultaten.
It strielingspatroan fan 'e ûntwikkele MIMO-antenne (sûnder MS en mei MS) op in frekwinsje fan 5,5 GHz waard simulearre en hifke.
It is wichtich om te notearjen dat poarte-isolaasje en de byhearrende skaaimerken essensjeel binne by it evaluearjen fan de prestaasjes fan MIMO-systemen. De ferskaat prestaasjes fan it foarstelde MIMO systeem, ynklusyf envelope korrelaasje koëffisjint (ECC) en ferskaat winst (DG), wurdt ûndersocht om te yllustrearjen de robústiteit fan it ûntwurpen MIMO antenne systeem. De ECC en DG fan in MIMO-antenne kinne wurde brûkt om har prestaasjes te evaluearjen, om't se wichtige aspekten binne fan 'e prestaasjes fan in MIMO-systeem. De folgjende seksjes sille detaillearje dizze funksjes fan 'e foarstelde MIMO-antenne.
Envelope korrelaasjekoëffisjint (ECC). By it beskôgjen fan elk MIMO-systeem bepaalt ECC de mjitte wêryn't de gearstallende eleminten mei-inoar korrelearje oangeande har spesifike eigenskippen. Sa toant ECC de mjitte fan kanaalisolaasje yn in draadloos kommunikaasjenetwurk. De ECC (envelope correlation coefficient) fan it ûntwikkele MIMO-systeem kin wurde bepaald op basis fan S-parameters en far-field emission. Fan Eq. (7) en (8) de ECC fan 'e foarstelde MIMO-antenne 31 kin wurde bepaald.
De refleksjekoëffisjint wurdt fertsjintwurdige troch Sii en Sij stiet foar de oerdrachtskoëffisjint. De trijediminsjonale strielingspatroanen fan de j-de en i-de antennes wurde jûn troch de útdrukkingen \(\vec{R}_{j} \left( {\theta,\varphi} \right)\) en \( \vec {{R_{ i } }} Solide hoeke fertsjintwurdige troch \left( {\theta ,\varphi } \right)\) en \({\Omega }\). De ECC-kromme fan 'e foarstelde antenne wurdt werjûn yn figuer 22a en syn wearde is minder dan 0.004, wat goed ûnder de akseptabele wearde fan 0.5 is foar in draadloos systeem. Dêrom betsjut de fermindere ECC-wearde dat it foarstelde 4-poarte MIMO-systeem superieur ferskaat biedt43.
Diversity Gain (DG) DG is in oare MIMO systeem prestaasje metric dy't beskriuwt hoe't it ferskaat skema beynfloedet de útstriele macht. Relaasje (9) bepaalt de DG fan it MIMO-antennesysteem dat wurdt ûntwikkele, lykas beskreaun yn 31.
Figuer 22b lit it DG-diagram fan it foarstelde MIMO-systeem sjen, wêr't de DG-wearde heul tichtby 10 dB is. De DG-wearden fan alle antennes fan it ûntworpen MIMO-systeem binne mear dan 9,98 dB.
Tabel 1 fergeliket de foarstelde metasurface MIMO-antenne mei koartlyn ûntwikkele ferlykbere MIMO-systemen. De fergeliking hâldt rekken mei ferskate prestaasjeparameters, ynklusyf bânbreedte, winst, maksimale isolaasje, algemiene effisjinsje en ferskaat oan prestaasjes. Ûndersikers hawwe presintearre ferskate MIMO-antenne prototypes mei winst en isolaasje ferbettering techniken yn 5, 44, 45, 46, 47. Yn ferliking mei earder publisearre wurken, it foarstelde MIMO systeem mei metasurface reflectors oertsjûge harren yn termen fan bânbreedte, winst en isolemint. Derneist, yn ferliking mei ferlykbere antennes rapporteare, toant it ûntwikkele MIMO-systeem superieure ferskaatprestaasjes en algemiene effisjinsje op in lytsere grutte. Hoewol de antennes beskreaun yn seksje 5.46 hegere isolemint hawwe as ús foarstelde antennes, lije dizze antennes fan grutte grutte, lege winst, smelle bânbreedte en minne MIMO-prestaasjes. De 4-poarte MIMO-antenne foarsteld yn 45 eksposearret hege winst en effisjinsje, mar syn ûntwerp hat lege isolaasje, grutte grutte, en minne ferskaat prestaasjes. Oan 'e oare kant, it lytse grutte antenne systeem foarsteld yn 47 hat hiel lege winst en bestjoeringssysteem bânbreedte, wylst ús foarstelde MS basearre 4-port MIMO systeem útstalt lytse grutte, hege winst, hege isolemint en bettere prestaasjes MIMO. Sa kin de foarstelde metasurface MIMO-antenne in grutte konkurrint wurde foar sub-6 GHz 5G-kommunikaasjesystemen.
In fjouwer-poarte metasurface reflector-basearre wideband MIMO-antenne mei hege winst en isolemint wurdt foarsteld om 5G-applikaasjes ûnder 6 GHz te stypjen. De microstrip line feeds in fjouwerkant útstrieling seksje, dat wurdt ôfkoarte troch in fjouwerkant by de diagonale hoeken. De foarstelde MS en antenne-emitter wurde ymplementearre op substraatmaterialen fergelykber mei Rogers RT5880 om poerbêste prestaasjes te berikken yn hege snelheid 5G-kommunikaasjesystemen. De MIMO-antenne hat breed berik en hege winst, en leveret lûdisolaasje tusken MIMO-komponinten en poerbêste effisjinsje. De ûntwikkele inkele antenne hat miniatuer ôfmjittings fan 0.58? 0.58? 0.02? mei in 5 × 5 metasurface array, soarget foar in breed 4,56 GHz bestjoeringssysteem bânbreedte, 8 dBi peak winst en superieure mjitten effisjinsje. De foarstelde MIMO-antenne mei fjouwer havens (2 × 2-array) is ûntworpen troch elke foarstelde inkele antenne ortogonaal út te rjochtsjen mei in oare antenne mei dimensjes fan 1.05λ × 1.05λ × 0.02λ. It wurdt oanrikkemandearre om in 10 × 10 MM-array te sammeljen ûnder in 12mm hege MIMO-antenne, dy't weromstrieling kin ferminderje en ûnderlinge koppeling tusken MIMO-komponinten ferminderje, en dêrmei winst en isolaasje ferbetterje. Eksperimintele en simulaasjeresultaten litte sjen dat it ûntwikkele MIMO-prototype kin operearje yn in breed frekwinsjeberik fan 3.08–7.75 GHz, dat it 5G-spektrum ûnder 6 GHz dekt. Dêrneist ferbetteret de foarstelde MS-basearre MIMO-antenne syn winst mei 2,9 dBi, it berikken fan in maksimale winst fan 8,3 dBi, en soarget foar poerbêste isolaasje (> 15,5 dB) tusken MIMO-komponinten, en validearret de bydrage fan MS. Derneist hat de foarstelde MIMO-antenne in hege gemiddelde totale effisjinsje fan 82% en in lege ôfstân tusken eleminten fan 22 mm. De antenne toant treflike MIMO-ferskaatprestaasjes ynklusyf heul hege DG (mear dan 9.98 dB), heul lege ECC (minder dan 0.004) en unidirectional stralingspatroan. De mjittingsresultaten binne tige ferlykber mei de simulaasjeresultaten. Dizze skaaimerken befêstigje dat it ûntwikkele MIMO-antennesysteem mei fjouwer havens in libbensfetbere kar kin wêze foar 5G-kommunikaasjesystemen yn it sub-6 GHz frekwinsjeberik.
Cowin kin 400-6000MHz breedbân PCB-antenne leverje, en stipe foar it ûntwerpen fan nije antenne neffens jo eask, nim dan kontakt mei ús op sûnder wifkjen as jo in fersyk hawwe.

 

 


Post tiid: Oct-10-2024