Bu iş, 6 GHz kiçi bäşinji nesil (5G) simsiz aragatnaşyk ulgamlary üçin ykjam integrirlenen köp girişli köp çykyşly (MIMO) metasurf (MS) giň zolakly antennany teklip edýär. Teklip edilýän MIMO ulgamynyň aç-açan täzeligi, onuň giň işleýiş zolagy, ýokary girdeji, kiçi komponentleri arassalamak we MIMO komponentleriniň içinde ajaýyp izolýasiýa. Antennanyň şöhlelenýän ýeri diagonally kesilýär, bölekleýin topraklanýar we antenanyň işleýşini gowulandyrmak üçin metasurflar ulanylýar. Teklip edilýän ýeke-täk MS antennanyň kiçi göwrümli ululygy 0,58λ × 0.58λ × 0.02λ. Simulýasiýa we ölçeg netijeleri, 8 dBi gazanylan iň ýokary girdeji goşmak bilen, 3,11 GGs-den 7,67 GGs-a çenli giň zolakly öndürijiligi görkezýär. Dört elementli MIMO ulgamy, her bir antenanyň biri-birine ortogonal bolmagy üçin, ykjam ululygy we giň zolakly öndürijiligini 3,2-den 7,6 GGs-a çenli saklamak üçin döredildi. Teklip edilýän MIMO prototipi, pes ýitgi we miniatýur ölçegleri 1.05 bolan Rogers RT5880 substratynda dizaýn edildi we ýasaldy? 1.05? 0.02 ?, We öndürijiligi 10 x 10 bölüji halka bilen teklip edilýän kwadrat ýapyk halka rezonator massiwiniň kömegi bilen bahalandyrylýar. Esasy material birmeňzeş. Teklip edilýän arka metasurasy antenanyň arka radiasiýasyny ep-esli azaldar we elektromagnit meýdanlaryny dolandyrýar, şeýlelik bilen MIMO komponentleriniň geçirijilik ukybyny, girdejisini we izolýasiýasyny gowulandyrýar. Bar bolan MIMO antennalary bilen deňeşdirilende, teklip edilýän 4 portly MIMO antennasy, 5G kiçi 6 GGs diapazonda ortaça umumy netijeliligi 82% -e çenli 8.3 dBi ýokary girdeji gazanýar we ölçenen netijeler bilen gowy ylalaşýar. Mundan başga-da, işlenip düzülen MIMO antennasy 0,004-den az konwert korrelýasiýa koeffisiýenti (ECC), takmynan 10 dB (> 9.98 dB) köpdürlüligi ýokarlandyrmak we MIMO komponentleriniň arasynda ýokary izolýasiýa (> 15.5 dB) taýdan ajaýyp öndürijiligi görkezýär. aýratynlyklary. Şeýlelik bilen, teklip edilýän MS esasly MIMO antennasy, 6 GGs 5G aragatnaşyk ulgamlary üçin ulanylýandygyny tassyklaýar.
5G tehnologiýasy, milliardlarça birikdirilen enjamlar üçin has çalt we ygtybarly torlara mümkinçilik berýän, ulanyjy tejribesini “nol” gijä galmagy (1 millisekuntdan az) we elektronika ýaly täze tehnologiýalary ornaşdyrjak simsiz aragatnaşykda ajaýyp ösüşdir. Lukmançylyk kömegi, intellektual bilim. , akylly şäherler, akylly jaýlar, wirtual hakykat (VR), akylly zawodlar we Ulaglar interneti (IoV) durmuşymyzy, jemgyýetimizi we pudaklarymyzy üýtgedýär1,2,3. ABŞ-nyň Federal aragatnaşyk komissiýasy (FCC) 5G spektrini dört ýygylyk zolagyna bölýär4. 6 GGs-dan pes ýygylyk zolagy gözlegçiler üçin gyzykly, sebäbi ýokary maglumat nyrhlary bilen uzak aralyk aragatnaşyga mümkinçilik berýär5,6. Global 5G aragatnaşygy üçin 6 GGs 5G spektr bölünişi 1-nji suratda görkezilýär, bu ähli ýurtlaryň 5G aragatnaşyk üçin 6 GGs spektrini göz öňünde tutýandygyny görkezýär. Antennalar 5G torlarynyň möhüm bölegi bolup, has köp stansiýa we ulanyjy terminaly antennalary talap eder.
Mikrostrip patch antennalary inçe we tekiz gurluşyň artykmaçlyklaryna eýedir, ýöne geçirijilik giňligi we girdejisi 9,10, antennanyň girdejisini we geçirijiligini ýokarlandyrmak üçin köp gözleg geçirildi; Soňky ýyllarda metasurfaces (MS) antenna tehnologiýalarynda giňden ulanyldy, esasanam girdejini we geçirijiligini gowulandyrmak üçin 11,12, ýöne bu antenalar diňe bir port bilen çäklenýär; MIMO tehnologiýasy simsiz aragatnaşygyň möhüm tarapy, sebäbi maglumatlary geçirmek üçin bir wagtyň özünde birnäçe antenany ulanyp biler we şeýlelik bilen maglumatlaryň tizligini, spektral netijeliligini, kanalyň kuwwatyny we ygtybarlylygyny ýokarlandyrar 13,14,15. MIMO antennalary 5G programmalary üçin potensial dalaşgärler, sebäbi goşmaça güýç talap etmezden birnäçe kanal arkaly maglumatlary geçirip we alyp bilerler. MIMO komponentleriniň arasyndaky özara baglanyşyk täsiri, MIMO elementleriniň ýerleşişine we gözlegçiler üçin esasy kynçylyk bolan MIMO antennasynyň gazanmagyna baglydyr. 18, 19 we 20-nji suratlarda 5G kiçi 6 GGs diapazonda işleýän dürli MIMO antennalary görkezilýär, bularyň hemmesi gowy MIMO izolýasiýasyny we öndürijiligini görkezýär. Şeýle-de bolsa, bu teklip edilýän ulgamlaryň girdejisi we işleýiş zolagy pes.
Metamateriallar (MM) tebigatda ýok we elektromagnit tolkunlary dolandyryp bilýän täze materiallardyr, şeýlelik bilen antennalaryň işleýşini gowulandyrar 21,22,23,24. MM indi antenna tehnologiýalarynda 25, 26, 27, 28-de ara alnyp maslahatlaşylyşy ýaly antenna elementleri bilen simsiz aragatnaşyk ulgamlarynyň arasynda radiasiýa nagşyny, geçirijilik ukybyny, girdejisini we izolýasiýasyny gowulandyrmak üçin giňden ulanylýar. 2029-njy ýylda dört elementli MIMO ulgamy. antenna bölümi, MIMO-nyň işleýşini gowulandyrýan howa boşlugy bolmazdan, metasurf bilen ýeriň arasynda sandwiçlenen metasurf. Şeýle-de bolsa, bu dizaýn has uly ululyga, pes iş ýygylygyna we çylşyrymly gurluşyna eýe. MIMO30 komponentleriniň izolýasiýasyny gowulandyrmak üçin teklip edilýän 2 portly giň zolakly MIMO antennasyna elektromagnit zolak (EBG) we ýer aýlawy girýär. Taslanan antenanyň gowy MIMO dürlüligi we iki MIMO antennasynyň arasynda ajaýyp izolýasiýa bar, ýöne diňe iki MIMO komponentini ulanyp, girdeji az bolar. Mundan başga-da, 31-nji ýylda ultra giň zolakly (UWB) goşa portly MIMO antennasyny teklip etdi we metamateriallardan peýdalanyp MIMO öndürijiligini derňedi. Bu antenna UWB işlemäge ukyply bolsa-da, girdejisi pes we iki antenanyň arasyndaky izolýasiýa pes. 32-nji iş, girdejini ýokarlandyrmak üçin elektromagnit zolakly (EBG) reflektorlary ulanýan 2 portly MIMO ulgamyny teklip edýär. Işlenip düzülen antenna massiwinde ýokary girdeji we gowy MIMO dürlüligi bar bolsa-da, uly göwrümi indiki nesil aragatnaşyk enjamlarynda ulanylmagyny kynlaşdyrýar. Beýleki bir reflektor esasly giň zolakly antenna 33-nji ýylda işlenip düzüldi, bu ýerde reflektor antennanyň aşagynda has uly 22 mm boşluk bilen birleşdirilip, iň pes derejesini 4,87 dB görkezýär. 34-nji kagyz, MIMO ulgamynyň izolýasiýasyny we gazanjyny gowulandyrmak üçin MS gatlagy bilen birleşdirilen mmWave programmalary üçin dört portly MIMO antennasyny dizaýn edýär. Şeýle-de bolsa, bu antenna oňat girdeji we izolýasiýa üpjün edýär, ýöne howa giňligi sebäpli çäkli geçirijilik ukyby we mehaniki häsiýetleri çäklidir. Edil şonuň ýaly-da, 2015-nji ýylda mmWave aragatnaşygy üçin iň köp 7,4 dBi girdeji gazanan üç jübüt, 4 portly çukur görnüşli metasurf integrirlenen MIMO antennasy işlenip düzüldi. B36 MS, 5G antennanyň arka tarapynda, metasuranyň reflektor hökmünde hereket edýän ýerinde antenanyň girdejisini ýokarlandyrmak üçin ulanylýar. Şeýle-de bolsa, MS gurluşy asimmetrik däl we birlik öýjük gurluşyna az üns berildi.
Aboveokardaky derňew netijelerine görä, ýokardaky antennalaryň hiç birinde-de ýokary girdeji, ajaýyp izolýasiýa, MIMO öndürijiligi we giň zolakly gurşaw ýok. Şol sebäpden, ýokary girdeji we izolýasiýa bilen 6 GGs-den pes 5G spektrli ýygylyklaryň giň diapazonyny gurşap bilýän MIMO antennasyna zerurlyk bar. Literatureokarda agzalan edebiýatyň çäklendirmelerini göz öňünde tutup, ýokary girdejili we ajaýyp köpdürlüligi bolan giň zolakly dört elementli MIMO antenna ulgamy 6 GHz kiçi simsiz aragatnaşyk ulgamlary üçin teklip edilýär. Mundan başga-da, teklip edilýän MIMO antennasy MIMO komponentleriniň, ownuk element boşluklarynyň we ýokary radiasiýa netijeliliginiň arasynda ajaýyp izolýasiýa görkezýär. Antenna ýassygy diagonally kesilip, 12 mm howa boşlugy bilen metasurfyň üstünde goýulýar, bu antenanyň arka radiasiýasyny görkezýär we antenanyň girdejisini we göni ugruny gowulandyrýar. Mundan başga-da, teklip edilýän ýeke antenna, her antennany biri-birine ortogonally ýerleşdirip, ýokary MIMO öndürijiligi bilen dört elementli MIMO antennasyny döretmek üçin ulanylýar. Işlenip düzülen MIMO antennasy, zyňyndy öndürijiligini ýokarlandyrmak üçin 10 × 10 MS massiwiniň üstünde mis arka bilen birleşdirildi. Dizaýnda giň işleýiş diapazony (3.08-7,75 GGs), ýokary girdejisi 8,3 dBi we ortaça umumy netijeliligi 82%, şeýle hem MIMO antenna komponentleriniň arasynda .515.5 dB-den uly izolýasiýa bar. Işlenip düzülen MS esasly MIMO antennasy CST Studio 2019 3D elektromagnit programma üpjünçiligi bukjasy bilen simulasiýa edildi we synag synaglary arkaly tassyklandy.
Bu bölüm teklip edilýän arhitektura we ýeke antenna dizaýn usulyýeti barada jikme-jik maglumat berýär. Mundan başga-da, simulirlenen we synlanan netijeler jikme-jik ara alnyp maslahatlaşylýar, şol sanda dargamak parametrleri, girdeji we metasurfaces bilen we umumy netijelilik. Prototip antennasy, galyňlygy 1,575mm bolan dielektrik hemişelik 2,2 bolan Rogers 5880 pes ýitgili dielektrik substratda işlenip düzüldi. Dizaýny ösdürmek we simulasiýa etmek üçin “CST studio 2019” elektromagnit simulýator bukjasy ulanyldy.
2-nji suratda bir elementli antenanyň teklip edilýän arhitekturasy we dizaýn modeli görkezilýär. Gowy döredilen matematiki deňlemelere görä, antenna çyzykly iýmitlenýän kwadrat şöhlelenýän nokatdan we mis ýer tekizliginden (1-nji ädimde görkezilişi ýaly) we 3b suratda görkezilişi ýaly 10,8 GGs-de gaty dar zolakly rezonans döredýär. Antenna radiatorynyň başlangyç ululygy aşakdaky matematiki gatnaşyk bilen kesgitlenýär37:
Nirede \ (P_ {L} \) we \ (P_ {w} \) ýamanyň uzynlygy we ini, c ýagtylygyň tizligini görkezýär, \ (\ gamma_ {r} \) substratyň dielektrik hemişelikidir . , \ (\ gamma_ {reff} \) radiasiýa nokadynyň täsirli dielektrik bahasyny görkezýär, \ (\ Delta L \) ýeriň uzynlygynyň üýtgemegini görkezýär. Antenanyň arka plany ikinji basgançakda optimallaşdyryldy, 10 dB gaty pes impedans zolagyna garamazdan impedans zolagyny giňeltdi. Üçünji etapda, iýmitlendirijiniň ýagdaýy sag tarapa geçirilýär, bu teklip edilýän antenanyň impedans zolagyny we impedans laýyklygyny gowulandyrýar38. Bu etapda, antenna 4 GGs ajaýyp iş zolagyny görkezýär we 5G-de 6 GGs-den pes spektri hem öz içine alýar. Dördünji we ahyrky etap, radiasiýa nokadynyň ters burçlarynda inedördül çukurlary öz içine alýar. Bu ýeri, 3b suratda görkezilişi ýaly, 6 GHz 5G spektrini 3,11 GGs-den 7,67 GGs-a çenli giňeltmek üçin 4,56 GGs geçirijilik giňligini ep-esli giňeldýär. Teklip edilýän dizaýnyň öň we aşaky görnüşleri 3a suratda görkezilýär we iň amatly optimal dizaýn parametrleri aşakdakylardyr: 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) Taslanan ýekeje antenanyň ýokarky we yzky görnüşleri (CST STUDIO SUITE 2019). (b) S parametrli egrilik.
Metasurface, biri-birinden belli bir aralykda ýerleşýän birlik öýjükleriniň döwürleýin massiwini aňladýan termin. Metasurfaces, antenna radiasiýasynyň işleýşini gowulandyrmagyň täsirli usuly, şol sanda geçirijilik giňligi, girdeji we MIMO komponentleriniň arasynda izolýasiýa. Surfaceerüsti tolkunyň ýaýramagynyň täsiri sebäpli, metasurfenler antenanyň işleýşiniň gowulaşmagyna goşant goşýan goşmaça rezonanslar döredýär39. Bu iş 6 GGs-dan pes 5G zolakda işleýän epsilon-negatiw metamaterial (MM) bölümini teklip edýär. 8mm × 8mm meýdany bolan MM pes ýitgili Rogers 5880 substratynda, 2,2 dielektrik hemişelik we galyňlygy 1,575mm bolan işlenip düzüldi. Optimallaşdyrylan MM rezonator patch, 4a suratda görkezilişi ýaly iki üýtgedilen daşarky bölek halka birikdirilen içki tegelek bölek halkadan ybarat. 4a suratda teklip edilýän MM gurnamagyň soňky optimallaşdyrylan parametrleri jemlenendir. Netijede, 40 × 40 mm we 80 × 80 mm metasurf gatlaklary, mis arkasyz we degişlilikde 5 × 5 we 10 × 10 öýjükli massiwleri ulanyp, mis arka bilen işlenip düzüldi. Teklip edilýän MM gurluşy “CST studio suite 2019” 3D elektromagnit modelleme programma üpjünçiligi arkaly modellendi. Teklip edilýän MM massiw gurluşynyň we ölçeg gurnamagynyň (iki portly tor analizatory PNA we tolkun gorag porty) ýasalan prototip, hakyky jogaby seljermek arkaly CST simulýasiýa netijelerini tassyklamak üçin 4b suratda görkezilýär. Ölçeg gurnama signallary ibermek we almak üçin iki tolkunly koaksial adapter (A-INFOMW, bölek belgisi: 187WCAS) bilen bilelikde Agilent PNA seriýaly tor analizatoryny ulandy. Iki portly tor analizatoryna (Agilent PNA N5227A) koaksial kabel bilen birikdirilen iki tolkun goragly koaksial adapteriň arasynda 5 × 5 prototip ýerleşdirildi. Agilent N4694-60001 kalibrleme toplumy, synag zawodynda tor analizatoryny kalibrlemek üçin ulanylýar. Teklip edilýän MM massiwiniň simulirlenen we CST synlaýyş parametrleri 5a suratda görkezilýär. Teklip edilýän MM gurluşynyň 5 GG ýygylyk diapazonynda 6 GGs-den pesdigini görmek bolýar. 10 dB geçirijilik giňliginde az tapawudyň bardygyna garamazdan, simulýasiýa we synag synaglary gaty meňzeýär. Gözlenýän rezonansyň ýygylygy, geçirijilik giňligi we amplitudasy 5a-njy suratda görkezilişi ýaly simulirlenenlerden birneme tapawutlanýar. Syn edilen we simulirlenen netijeleriň arasyndaky bu tapawutlar önümçiligiň kemçilikleri, prototip bilen tolkun gorag portlarynyň arasyndaky kiçijik arassalamalar, tolkun gorag portlary bilen massiw bölekleriniň arasyndaky baglanyşyk täsiri we ölçeg çydamlylygy bilen baglanyşyklydyr. Mundan başga-da, işlenip düzülen prototipi tolkun gorag portlarynyň arasynda tejribe gurnamasynda ýerleşdirilmegi rezonans üýtgemegine sebäp bolup biler. Mundan başga-da, san we ölçenen netijeleriň arasyndaky gapma-garşylyklara sebäp bolan kalibrleme tapgyrynda islenmeýän ses eşidildi. Şeýle-de bolsa, bu kynçylyklardan başga-da, teklip edilýän MM massiw prototipi, simulýasiýa bilen synagyň arasyndaky berk baglanyşyk sebäpli gowy işleýär we 6 GHz 5G simsiz aragatnaşyk programmalary üçin amatly bolýar.
(a) Birlik öýjük geometriýasy (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 ölçeg gurnamagynyň suraty.
(a) Metamaterial prototipiniň dargamak parametrleriniň egrilerini simulýasiýa etmek we barlamak. (b) MM birlik öýjüginiň dielektrik hemişelik egrisi.
Netijeli dielektrik hemişelik, magnit geçirijiligi we refraktiw indeks ýaly degişli täsirli parametrler, MM birlik öýjüginiň özüni alyp barşyny hasam seljermek üçin CST elektromagnit simulýatorynyň içerki gaýtadan işleýiş usullaryny ulanyp öwrenildi. Netijeli MM parametrleri ygtybarly rekonstruksiýa usuly bilen dargamak parametrlerinden alynýar. Aşakdaky geçiriş we şöhlelendiriş koeffisiýent deňlemeleri: (3) we (4) refraktiw görkezijini we impedansy kesgitlemek üçin ulanylyp bilner (40 seret).
Operatoryň hakyky we hyýaly bölekleri degişlilikde (.) 'We (.) ”Bilen görkezilýär we m bitewi bahasy hakyky refraktiw görkezijä laýyk gelýär. Dielektrik hemişelik we geçirijilik degişlilikde impedans we refraktiw görkezijä esaslanýan \ (\ varepsilon {} = {} n / z, \) we \ (\ mu = nz \) formulalary bilen kesgitlenýär. MM gurluşynyň täsirli dielektrik hemişelik egrisi 5b suratda görkezilýär. Rezonans ýygylygynda täsirli dielektrik hemişelik negatiwdir. 6a, b suratlarda täsirli geçirijiligiň (μ) we teklip edilýän birlik öýjüginiň täsirli refraktiw görkezijisiniň (n) çykarylan bahalary görkezilýär. Ablyeri gelende aýtsak, çykarylýan geçirijilik nol ýakyn polo positiveitel hakyky bahalary görkezýär, bu teklip edilýän MM gurluşynyň epsilon-negatiw (ENG) häsiýetlerini tassyklaýar. Mundan başga-da, 6a suratda görkezilişi ýaly, nola ýakyn geçirijilikdäki rezonans rezonans ýygylygy bilen berk baglanyşyklydyr. Işlenip düzülen birlik öýjüginiň otrisatel refraktiw görkezijisi bar (6b surat), bu teklip edilýän MM-iň antenanyň işleýşini gowulandyrmak üçin ulanylyp bilinjekdigini aňladýar21,41.
Broadeke-täk giň zolakly antenanyň işlenip düzülen prototipi, teklip edilýän dizaýny synagdan geçirmek üçin ýasaldy. 7a, b suratlarynda teklip edilýän prototipiň ýekeje antennasynyň şekilleri, gurluş bölekleri we ýakyn meýdan ölçeg sazlamasy (SATIMO) görkezilýär. Antenanyň işleýşini gowulandyrmak üçin ösen metasurf, 8a suratda görkezilişi ýaly, beýikligi h bilen antenanyň aşagyndaky gatlaklara ýerleşdirilýär. Antennanyň arka tarapyna 12mm aralykda bir 40mm x 40mm goşa gatlakly metasurf ulanyldy. Mundan başga-da, bir antennanyň yzky tarapynda 12 mm aralykda arka plany bolan metasurf ýerleşdirilýär. Metasurany ulananyňyzdan soň, ýekeje antenna 1-nji we 2-nji suratlarda görkezilişi ýaly öndürijiligiň ep-esli gowulaşandygyny görkezýär. 8-nji we 9-njy suratlar. 8b suratda ýekeje antenna üçin metasurfasyz we simulirlenen we ölçenen şöhlelendiriş ýerleri görkezilýär. Antenanyň metasurf bilen örtülen zolagynyň metasurfasyz antenanyň örtük zolagyna gaty meňzeýändigini bellemelidiris. 9a, b suratlarda simulirlenen we syn edilen ýekeje antenanyň girdejisi we iş spektrinde MS bilen we umumy netijeliligi deňeşdirilýär. Metasurf däl antenna bilen deňeşdirilende, metasurf antennasynyň girdejisiniň ep-esli gowulaşandygyny we 5,15 dBi-den 8 dBi-e çenli ýokarlanýandygyny görmek bolýar. Bir gatlakly metasurfyň, iki gatly metasurfyň we arka metasurasy bolan bir antenanyň gazanmagy degişlilikde 6 dBi, 6.9 dBi we 8 dBi ýokarlandy. Beýleki metasurfesler (bir gatlakly we iki gatly MC) bilen deňeşdirilende, mis arkasy bilen bir metasurf antennasynyň gazanmagy 8 dBi-e ýetýär. Bu ýagdaýda metasurfent reflektor hökmünde hereket edýär, antenanyň arka radiasiýasyny azaldýar we elektromagnit tolkunlary fazada dolandyrýar, şeýlelik bilen antenanyň radiasiýa netijeliligini ýokarlandyrýar we şonuň üçin girdeji gazanýar. Bir antennanyň metasurfasyz we umumy netijeliligini öwrenmek 9b-nji suratda görkezilýär. Antenanyň metasurfasyz we işleýşiniň netijeliliginiň birmeňzeşdigini bellemelidiris. Pes ýygylyk diapazonynda antenanyň netijeliligi birneme azalýar. Synag we simulirlenen girdeji we netijelilik egrileri gowy ylalaşykda. Şeýle-de bolsa, önümçilikdäki kemçilikler, ölçeg çydamlylygy, SMA port birikmesiniň ýitmegi we simiň ýitmegi sebäpli simulirlenen we synag edilen netijeleriň arasynda azajyk tapawutlar bar. Mundan başga-da, antenna we MS reflektor neýlon giňişlikleriniň arasynda ýerleşýär, bu simulýasiýa netijeleri bilen deňeşdirilende syn edilen netijelere täsir edýän başga bir mesele.
Surat (a) tamamlanan ýekeje antennany we onuň bilen baglanyşykly bölekleri görkezýär. (b) Meýdany ölçemek gurnama (SATIMO).
(a) Metasurf reflektorlaryny ulanyp antenna tolgunmasy (CST STUDIO SUITE 2019). (b) MSeke-täk antennanyň simsiz we eksperimental şöhlelenmesi.
Simulýasiýa we ölçeg netijeleri (a) gazanylan girdeji we (b) teklip edilýän metasurf effekt antennasynyň umumy netijeliligi.
MS ulanyp şöhle şöhleleriniň derňewi. Fieldeke-täk antenna meýdan ölçegleri, UKM SATIMO -akyn meýdan ulgamlary barlaghanasynyň SATIMO -akyn meýdan synag synag gurşawynda geçirildi. 10a, b suratlarynda, MS bilen we bolmazdan teklip edilýän ýekeje antenna üçin 5.5 GGs-da simulirlenen we synlanan E-tekizlik we H-uçar radiasiýa nagyşlary görkezilýär. Işlenip düzülen ýeke antenna (MS-den başga) gapdal lob bahalary bilen yzygiderli iki taraplaýyn radiasiýa nagşyny üpjün edýär. Teklip edilýän MS reflektor ulanylandan soň, antenna bir taraplaýyn radiasiýa nagşyny üpjün edýär we 10a, b suratlarynda görkezilişi ýaly arka loblaryň derejesini peseldýär. Teklip edilýän ýeke-täk antenna radiasiýa nagşynyň, mis arkasy bilen metasurf ulanylanda gaty pes arka we gapdal loblary bilen has durnukly we bir taraplaýyn däldigini bellemelidiris. Teklip edilýän MM massiw reflektory, toky bir taraplaýyn ugra gönükdirmek arkaly radiasiýa öndürijiligini gowulandyrmak bilen, antennanyň arka we gapdal loblaryny azaldar, şeýlelik bilen girdejini we göni görkezijini ýokarlandyrar. Synag radiasiýa nagşynyň CST simulýasiýalary bilen deňeşdirip boljakdygy, ýöne dürli ýygnalan komponentleriň gabat gelmezligi, ölçeg çydamlylygy we kabel ýitgileri sebäpli birneme üýtgäp durýandygy syn edildi. Mundan başga-da, antenna bilen MS reflektoryň arasynda neýlon spacer goýuldy, bu san netijeleri bilen deňeşdirilende syn edilen netijelere täsir edýän başga bir mesele.
5.5 GGs ýygylykda ösen ýeke antenanyň radiasiýa nagşy (MS we MS bilen) simulýasiýa edildi we synag edildi.
Teklip edilýän MIMO antenna geometriýasy 11-nji suratda görkezilýär we dört sany ýekeje antenany öz içine alýar. MIMO antennasynyň dört komponenti, 11-nji suratda görkezilişi ýaly 80 × 80 × 1.575 mm ölçegdäki substratda biri-birine ortogonal görnüşde ýerleşdirilipdir. Taslanan MIMO antennasynyň elementara aralygy 22 mm bolup, ondan kiçi antennanyň iň ýakyn aralyk elementara aralygy. MIMO antenna döredildi. Mundan başga-da, ýerüsti tekizligiň bir bölegi bir antenna bilen birmeňzeş ýerleşýär. 12a suratda görkezilen MIMO antennalarynyň (S11, S22, S33 we S44) şöhlelendiriş bahalary, 3.2–7,6 GGs diapazonda rezonans berýän bir elementli antenna ýaly hereketleri görkezýär. Şonuň üçin MIMO antennasynyň impedans zolagy bir antenanyňky bilen deňdir. MIMO komponentleriniň arasyndaky birikdirme täsiri, MIMO antennalarynyň kiçi zolakly ýitmeginiň esasy sebäbi. 12b suratda MIMO komponentleriniň arasynda optimal izolýasiýa kesgitlenen MIMO komponentlerine özara baglanyşygyň täsiri görkezilýär. 1-nji we 2-nji antennalaryň arasyndaky izolýasiýa iň pes -13,6 dB, 1-nji we 4-nji antennalaryň arasyndaky izolýasiýa -30,4 dB töweregi. Ujypsyzlygy we giň zolakly giňligi sebäpli bu MIMO antennasy pes girdeji we geçirijiligi pes. Izolýasiýa pes, şonuň üçin güýçlendirmek we izolýasiýa zerur;
Teklip edilýän MIMO antennasynyň dizaýn mehanizmi (a) ýokarky görnüş we (b) ýer tekizligi. (CST Studio Suite 2019).
Teklip edilýän metasurf MIMO antennasynyň geometrik tertibi we tolgundyryş usuly 13a suratda görkezilýär. Ölçegleri 80x80x1.575mm bolan 10x10mm matrisa, 13a suratda görkezilişi ýaly 12 mm beýik MIMO antennasynyň arka tarapy üçin niýetlenendir. Mundan başga-da, mis arka uçlary bolan metasurflar, öndürijiligini ýokarlandyrmak üçin MIMO antennalarynda ulanmak üçin niýetlenendir. Metasurf bilen MIMO antennasynyň arasyndaky aralyk, antennadan emele gelen tolkunlar bilen metasurfdan şöhlelenýän tolkunlaryň arasynda konstruktiw päsgelçilik döredip, ýokary girdeji gazanmak üçin möhümdir. Antenna bilen metasurfyň arasyndaky beýikligi optimizirlemek üçin MIMO elementleriniň arasynda iň ýokary girdeji we izolýasiýa üçin çärýek tolkun standartlaryny saklamak üçin giň modeller geçirildi. MIMO antennasynyň öndürijiliginde arka uçarlary bilen metasurfesleri ulanmak arkaly gazanylan ep-esli gowulaşmalar indiki bölümlerde görkeziler.
(a) MS (CST STUDIO SUITE 2019) ulanyp, teklip edilýän MIMO antennasynyň CST simulýasiýa gurnamasy, (b) ösen MIMO ulgamynyň MS we MS bilen şöhlelenme egrileri.
MIMO antennalarynyň metasurf bilen we şöhlelenmesi 13b suratda görkezilýär, bu ýerde MIMO ulgamyndaky ähli antennalaryň birmeňzeş hereketi sebäpli S11 we S44 görkezilýär. MIMO antennasynyň -10 dB impedans zolagynyň giňligi, ýekeje metasurfasyz we birmeňzeşdigini bellemelidiris. Munuň tersine, teklip edilýän MIMO antennasynyň impedans zolagy iki gatly MS we arkadaky MS arkaly gowulaşýar. MS bolmasa, MIMO antennasynyň merkezi ýygylygyna görä 81,5% (3.2-7,6 GGs) fraksiýa geçirijilik giňligini üpjün edýändigini bellemelidiris. MS-ni arka plany bilen birleşdirmek, teklip edilýän MIMO antennasynyň impedans zolagyny 86,3% -e (3.08–7,75 GGs) ýokarlandyrýar. Iki gatly MS geçirijiligini artdyrsa-da, gowulaşma mis arka görnüşli MS-den pesdir. Mundan başga-da, iki gatly MC antenanyň göwrümini ýokarlandyrýar, çykdajylaryny ýokarlandyrýar we diapazonyny çäklendirýär. Taslanan MIMO antenna we metasurface reflektor, simulýasiýa netijelerini tassyklamak we hakyky öndürijilige baha bermek üçin ýasalýar we barlanýar. 14a suratda dürli komponentler bilen ýasalan MS gatlagy we MIMO antennasy görkezilýär, 14b suratda ösen MIMO ulgamynyň suraty görkezilýär. MIMO antennasy, 14b suratda görkezilişi ýaly dört neýlon boşluk ulanyp, metasurfyň üstünde oturdyldy. 15a suratda ösen MIMO antenna ulgamynyň ýakyn meýdan synag synagynyň suraty görkezilýär. PNA tor analizatory (Agilent Technologies PNA N5227A) dargamak parametrlerine baha bermek we UKM SATIMO -akyn meýdan ulgamlary barlaghanasynda meýdan zyňyndy aýratynlyklaryna baha bermek we häsiýetlendirmek üçin ulanyldy.
(a) SATIMO-nyň meýdan ölçegleriniň suratlary (b) S11 MIMO antennasynyň simsiz we eksperimental egrileri MS bilen we bolmasa.
Bu bölüm, teklip edilýän 5G MIMO antennasynyň simulirlenen we synlanan S-parametrlerini deňeşdirip öwrenmegi hödürleýär. 15b suratda 4 elementli MIMO MS antennasynyň synag synag şöhlelendiriş sýu ploteti görkezilýär we ony CST simulýasiýa netijeleri bilen deňeşdirýär. Synag şöhlelenmeleri CST hasaplamalary bilen birmeňzeş, ýöne önümçilik kemçilikleri we eksperimental çydamlylyk sebäpli birneme tapawutlandy. Mundan başga-da, teklip edilýän MS esasly MIMO prototipiniň syn edilen şöhlelenmesi, 4 GGs impedans zolagy bilen 6 GGs-dan pes 5G spektrini öz içine alýar, bu bolsa 5G amaly mümkinçiligini aňladýar. Şeýle-de bolsa, ölçenen rezonans ýygylygy, geçirijilik giňligi we amplituda CST simulýasiýa netijelerinden birneme tapawutlanýar. Önümçilik kemçilikleri, koaks-SMA birikdirme ýitgileri we açyk ölçeg sazlamalary ölçenen we simulirlenen netijeleriň arasynda tapawut döredip biler. Şeýle-de bolsa, bu kemçiliklere garamazdan, teklip edilýän MIMO gowy ýerine ýetirýär, simulýasiýa we ölçegleriň arasynda berk ylalaşygy üpjün edýär we 6 GHz 5G simsiz programmalar üçin amatly bolýar.
Simulirlenen we synlanan MIMO antennasynyň egri egrileri 2-nji we 2-nji suratlarda görkezilýär, degişlilikde 16a, b we 17a, b suratlarda görkezilişi ýaly, MIMO komponentleriniň özara täsiri görkezilýär. MIMO antennalaryna metasurflar ulanylanda, MIMO antennalarynyň arasyndaky izolýasiýa ep-esli gowulaşýar. S12, S14, S23 we S34 ýanaşyk antenna elementleriniň arasyndaky izolýasiýa meýdançalary şuňa meňzeş egrileri görkezýär, diagonaly MIMO antennalary S13 we S42 olaryň arasyndaky has uzak aralyk sebäpli ýokary izolýasiýa görkezýär. Goňşy antennalaryň simulýasiýa geçiriş aýratynlyklary 16a suratda görkezilýär. 6 GGs-dan pes 5G işleýiş spektrinde, MIMO antennasynyň metasurasyz iň az izolýasiýasynyň -13,6 dB, arka tarapy bolan metasurf üçin bolsa 15.5 dB bolandygyny bellemelidiris. Girdeji meýilnamasy (16a surat), arka tekiz metasurfyň MIMO antenna elementleriniň arasyndaky bir we iki gatly metasurflar bilen deňeşdirilende ep-esli gowulaşýandygyny görkezýär. Entakyndaky antenna elementlerinde bir we iki gatly metasurflar takmynan -13,68 dB we -14,78 dB izolýasiýa üpjün edýär, mis arka metasurfasy bolsa -15,5 dB üpjün edýär.
MS gatlagy bolmadyk we MS gatlagy bilen MIMO elementleriniň simulirlenen izolýasiýa egrileri: (a) S12, S14, S34 we S32 we (b) S13 we S24.
Teklip edilýän MS esasly MIMO antennalarynyň eksperimental girdeji egrileri: (a) S12, S14, S34 we S32 we (b) S13 we S24.
MIMO diagonaly antenna, MS gatlagyny goşmazdan ozal we soň gazanylan ýerler 16b suratda görkezilýär. Diagonal antennalaryň arasynda metasurfasyz (1 we 3 antennalar) iň az izolýasiýa - iş spektri boýunça 15,6 dB, arkasy bilen metasurf - 18 dB. Metasurface çemeleşmesi, diagonaly MIMO antennalarynyň arasyndaky baglanyşyk täsirini ep-esli azaldar. Bir gatly metasurf üçin iň ýokary izolýasiýa -37 dB, goşa gatlakly metasurf üçin bu baha -47 dB-e düşýär. Metasurfyň mis arka bilen iň ýokary izolýasiýasy −36.2 dB bolup, ýygylyk diapazonynyň ýokarlanmagy bilen azalýar. Arka meýilnamasyz bir we iki gatly metasurflar bilen deňeşdirilende, arka plany bolan metasurflar, zerur iş ýygylygy diapazony boýunça has ýokary izolýasiýa üpjün edýär, esasanam 6 GHz-den pes 5G diapazonda, 16a, b. Iň meşhur we giňden ulanylýan 5 GG 6 GGs (3,5 GGs) -dan aşakda, bir we goşa gatlakly metasurflar, MIMO komponentleriniň arasynda mis arka uçarlary bilen deňeşdirilende has az izolýasiýa bolýar (MS ýok diýen ýaly), b). Girdeji ölçegleri, degişlilikde ýanaşyk antennalaryň (S12, S14, S34 we S32) we diagonaly antennalaryň (S24 we S13) izolýasiýasyny görkezýän 17a, b suratlarda görkezilýär. Bu sanlardan görnüşi ýaly (17a surat, b), MIMO komponentleriniň arasyndaky eksperimental izolýasiýa, simulirlenen izolýasiýa bilen oňat ylalaşýar. Önümçilik kemçilikleri, SMA port birikmeleri we sim ýitgileri sebäpli simulirlenen we ölçenen CST bahalarynyň arasynda ownuk tapawutlar bar. Mundan başga-da, antenna we MS reflektor neýlon giňişlikleriniň arasynda ýerleşýär, bu simulýasiýa netijeleri bilen deňeşdirilende syn edilen netijelere täsir edýän başga bir mesele.
ýerüsti tolkunyň basyşy arkaly özara baglanyşygy azaltmakda metasurflaryň roluny rasionallaşdyrmak üçin 5.5 GGs-da ýerüsti tok paýlanyşyny öwrendi42. Teklip edilýän MIMO antennasynyň ýerüsti tok paýlanyşy 18-nji suratda görkezilýär, bu ýerde antenna 1 sürülýär we antenanyň galan bölegi 50 ohm ýük bilen bes edilýär. Antenna 1 güýçlendirilende, 18a-njy suratda görkezilişi ýaly, metasuranyň ýoklugynda goňşy antenalarda 5.5 GGs-da möhüm özara baglanyşyk toklary peýda bolar. Munuň tersine, 18b - d suratda görkezilişi ýaly, metasurfesleri ulanmak arkaly ýanaşyk antennalaryň arasyndaky izolýasiýa gowulaşýar. Goňşy meýdanlaryň özara birikdirilmeginiň täsirini birikdirme tokyny birlik öýjükleriniň goňşy halkalaryna we MS gatlagynyň gapdalyndaky MS birlik öýjüklerine antiparallel ugurlarda ýaýratmak arkaly azaldyp boljakdygyny bellemelidiris. Paýlanan antennalardan MS bölümlerine tok sanjym etmek, MIMO komponentleriniň arasyndaky izolýasiýany gowulandyrmagyň esasy usulydyr. Netijede, MIMO komponentleriniň arasyndaky birikdiriji tok ep-esli azalýar we izolýasiýa hem ep-esli gowulaşýar. Baglanyş meýdany elementde giňden ýaýranlygy sebäpli, mis arka metasurasy MIMO antenna ýygnagyny bir we iki gatly metasurflardan ep-esli izolýasiýa edýär (18d surat). Mundan başga-da, ösen MIMO antennasy gaty pes ýaýramagy we gapdal ýaýramagy bolup, bir taraplaýyn radiasiýa görnüşini döredýär we şeýlelik bilen teklip edilýän MIMO antennasynyň girdejisini artdyrýar.
Teklip edilýän MIMO antennasynyň daşky nagyşlary 5.5 GGs (a) MC bolmasa, (b) bir gatly MC, (c) iki gatly MC we (d) mis arkasy bilen bir gatly MC. (CST Studio Suite 2019).
Işleýiş ýygylygynyň çäginde, 19a suratda, MIMO antennasynyň metasurfensiz we simulirlenen we synlanan gazançlary görkezilýär. MIMO antennasynyň metasurfasyz gazanylan gazanjy, 19a suratda görkezilişi ýaly 5,4 dBi. MIMO komponentleriniň arasyndaky özara baglanyşyk täsiri sebäpli, teklip edilýän MIMO antennasy aslynda bir antenadan 0,25 dBi ýokary girdeji gazanýar. Metasurfesleriň goşulmagy MIMO komponentleriniň arasynda ep-esli girdeji we izolýasiýa üpjün edip biler. Şeýlelik bilen, teklip edilýän “MIMO” antenasy 8.3 dBi çenli ýokary girdeji gazanyp biler. 19a suratda görkezilişi ýaly, MIMO antennasynyň arka tarapynda ýekeje metasurf ulanylanda, girdeji 1,4 dBi ýokarlanýar. Metasurf iki esse ýokarlananda, 19a suratda görkezilişi ýaly girdeji 2,1 dBi ýokarlanýar. Şeýle-de bolsa, mis arka bilen metasurfany ulananyňyzda garaşylýan iň ýokary 8.3 dBi gazanylýar. Ablyeri gelende aýtsak, bir gatlakly we iki gatly metasurfaslar üçin iň ýokary gazanylan girdeji degişlilikde 6,8 dBi we 7.5 dBi, aşaky gatlak metasurf üçin iň ýokary gazanylan girdeji 8,3 dBi. Antenanyň arka tarapyndaky metasurf gatlagy, antennanyň arka tarapyndan şöhlelenmäni şöhlelendirip, dizaýn edilen MIMO antennasynyň öň-arka (F / B) gatnaşygyny gowulandyryp, reflektor hökmünde çykyş edýär. Mundan başga-da, ýokary impedansly MS reflektor elektromagnit tolkunlary fazada dolandyrýar we şeýlelik bilen goşmaça rezonans döredýär we teklip edilýän MIMO antennasynyň radiasiýa öndürijiligini ýokarlandyrýar. MIMO antennasynyň aňyrsynda oturdylan MS reflektor, gazanylan girdejini ep-esli artdyryp biler, bu synag synaglary bilen tassyklanýar. Ösen işlenip düzülen MIMO antennasynyň synlanan we simulirlenen girdejileri birmeňzeşdir, ýöne käbir ýygylyklarda ölçenen girdeji simulirlenen girdejiden has ýokary, esasanam MS-den başga MIMO üçin; Synag girdejilerindäki bu üýtgeýişler, neýlon padleriň ölçeg çydamlylygy, kabel ýitgileri we antenna ulgamynda birikdirilmegi bilen baglanyşyklydyr. MIMO antennasynyň metasurfasyz iň ýokary ölçenen girdejisi 5,8 dBi, mis arka görnüşli metasurf 8,5 dBi. MS reflektorly 4 portly MIMO antenna ulgamynyň synag we san şertlerinde ýokary girdeji gazanýandygyny bellemelidiris.
Simulýasiýa we synag synaglary (a) gazanylan girdeji we (b) metasurf effekti bilen teklip edilýän MIMO antennasynyň umumy öndürijiligi.
19b suratda teklip edilýän MIMO ulgamynyň metasurf reflektorlary bolmazdan we umumy işleýşi görkezilýär. 19b suratda, uçar bilen MS-ni ulanmagyň iň pes netijeliligi 73% -den ýokarydy (84% -e çenli). Ösen ösen MIMO antennalarynyň MC we MC bilen umumy netijeliligi, simulirlenen bahalar bilen deňeşdirilende ownuk tapawutlar bilen deňdir. Munuň sebäpleri ölçeg çydamlylygy we antenna bilen MS reflektoryň arasynda boşluklary ulanmakdyr. Frequygylyk boýunça ölçenen gazanylan girdeji we umumy netijelilik, simulýasiýa netijelerine meňzeýär, bu teklip edilýän MIMO prototipiniň öndürijiliginiň garaşylýanyny we maslahat berilýän MS esasly MIMO antennasynyň 5G aragatnaşyk üçin amatlydygyny görkezýär. Tejribe gözleglerinde ýalňyşlyklar sebäpli laboratoriýa synaglarynyň umumy netijeleri bilen simulýasiýa netijeleriniň arasynda tapawutlar bar. Teklip edilýän prototipiň işleýşi, antenna bilen SMA birleşdirijisiniň arasyndaky impedans gabat gelmezligi, koaksial kabel bölekleriniň ýitgileri, lehimleme effektleri we dürli elektron enjamlarynyň synag synaglaryna ýakynlygy täsir edýär.
20-nji suratda görkezilen antenanyň dizaýny we optimizasiýa ösüşi blok diagrammasy görnüşinde beýan edilýär. Bu blok diagrammasy teklip edilýän MIMO antenna dizaýn ýörelgelerini ädimme-ädim düşündirýär, şeýle hem giň iş ýygylygynda zerur ýokary girdeji we ýokary izolýasiýa ýetmek üçin antennany optimizirlemekde möhüm rol oýnaýan parametrleri üpjün edýär.
Makyn meýdan MIMO antenna ölçegleri, UKM SATIMO -akyn meýdan ulgamlary barlaghanasynda SATIMO -akyn meýdan synag synag gurşawynda ölçenildi. 21a, b suratlarynda 5.5 GGs ýygylygynda MS bilen we bolmazdan talap edilýän MIMO antennasynyň simulirlenen we synlanan E-tekizligi we H-tekiz radiasiýa nagyşlary şekillendirilýär. 5.5 GGs ýygylyk diapazonynda, MS däl MIMO däl antenna, gapdal lob bahalary bilen yzygiderli iki taraplaýyn radiasiýa nagşyny üpjün edýär. MS reflektor ulanylandan soň, antenna bir taraplaýyn radiasiýa nagşyny üpjün edýär we 21a, b suratlarda görkezilişi ýaly arka loblaryň derejesini peseldýär. Mis arka görnüşli metasurfany ulanmak bilen, teklip edilýän MIMO antenna nagşy, MS-den has arka we gapdal loblary bilen deňeşdirilende has durnukly we bir taraplaýyn bolýar. Teklip edilýän MM massiw reflektory antennanyň arka we gapdal loblaryny azaldýar, şeýle hem toky bir taraplaýyn ugra gönükdirmek arkaly radiasiýa aýratynlyklaryny gowulandyrýar (21a surat, b), şeýlelik bilen girdejini we gönüden-göni ýokarlanýar. Ölçelenen radiasiýa nagşy, galan portlara birikdirilen 50 ohm ýükli 1-nji port üçin alyndy. Synag radiasiýa nagşynyň, CST simulýasiýasyna meňzeşdigi, komponentleriň gabat gelmezligi, terminal portlaryndan şöhlelenmeler we kabel birikmelerinde ýitgiler sebäpli käbir gyşarmalar bar bolsa-da, syn edildi. Mundan başga-da, antenna bilen MS reflektoryň arasynda neýlon spacer goýuldy, bu çak edilýän netijelere garanyňda syn edilen netijelere täsir edýän başga bir mesele.
5.5 GGs ýygylykda işlenip düzülen MIMO antennasynyň radiasiýa nagşy (MS we MS bilen) simulýasiýa edildi we synag edildi.
MIMO ulgamlarynyň işine baha berlende port izolýasiýasynyň we onuň bilen baglanyşykly aýratynlyklaryň zerurdygyny bellemelidiris. Teklip edilen MIMO antenna ulgamynyň berkligini görkezmek üçin, konwert korrelýasiýa koeffisiýentini (ECC) we dürlüligi ýokarlandyrmak (DG) goşmak bilen teklip edilýän MIMO ulgamynyň dürlüligi. MIMO antennasynyň ECC we DG, işine baha bermek üçin ulanylyp bilner, sebäbi olar MIMO ulgamynyň işiniň möhüm taraplary. Indiki bölümlerde teklip edilýän MIMO antennasynyň bu aýratynlyklary jikme-jik görkeziler.
Konwertiň korrelýasiýa koeffisiýenti (ECC). Islendik MIMO ulgamy göz öňünde tutulanda, ECC düzüm elementleriniň aýratyn aýratynlyklary bilen biri-biri bilen arabaglanyşyk derejesini kesgitleýär. Şeýlelikde, ECC simsiz aragatnaşyk ulgamynda kanalyň izolýasiýa derejesini görkezýär. Işlenip düzülen MIMO ulgamynyň ECC (konwert korrelýasiýa koeffisiýenti) S-parametrlerine we uzak aralyk zyňyndylaryna esaslanyp kesgitlenip bilner. Ek. (7) we (8) teklip edilýän MIMO antennasynyň ECC kesgitlenip bilner.
Yzygiderlilik koeffisiýenti Sii, Sij bolsa geçiş koeffisiýentini görkezýär. J-th we i-th antennalarynyň üç ölçegli radiasiýa nagyşlary \ (\ vec {R} _ {j} \ çep ({\ teta, \ varphi} \ sag) \) we \ ( \ vec {{R_ {i}}} \ çep ({\ teta, \ varphi} \ sag) \) we \ ({\ Omega} \) bilen görkezilen gaty burç. Teklip edilýän antenanyň ECC egrisi 22a suratda görkezilýär we bahasy 0,004-den pes, bu simsiz ulgam üçin kabul ederlikli bahadan 0,5-den pesdir. Şonuň üçin ECC bahasynyň peselmegi teklip edilýän 4 portly MIMO ulgamynyň ýokary dürlüligi üpjün edýändigini aňladýar43.
Dürlülik gazanmak (DG) DG, dürlüligiň shemasynyň şöhlelenýän güýje täsirini beýan edýän başga bir MIMO ulgamynyň öndürijilik ölçegidir. Gatnaşyk (9) 31-nji suratda görkezilişi ýaly işlenip düzülýän MIMO antenna ulgamynyň DG-ni kesgitleýär.
22b suratda teklip edilýän MIMO ulgamynyň DG diagrammasy görkezilýär, bu ýerde DG bahasy 10 dB-e ýakyn. Taslanan MIMO ulgamynyň ähli antennalarynyň DG bahalary 9,98 dB-den ýokary.
1-nji tablisada teklip edilen metimurface MIMO antennasy ýaňy-ýakynda döredilen şuňa meňzeş MIMO ulgamlary bilen deňeşdirilýär. Deňeşdirme, geçirijilik giňligi, girdeji, iň ýokary izolýasiýa, umumy netijelilik we dürlüligiň öndürijiligi ýaly dürli öndürijilik parametrlerini göz öňünde tutýar. Gözlegçiler 5, 44, 45, 46, 47-de girdeji we izolýasiýa güýçlendirmek usullary bilen dürli MIMO antenna prototiplerini hödürlediler. Öň neşir edilen eserler bilen deňeşdirilende, metasurf reflektorlary bilen teklip edilýän MIMO ulgamy geçirijilik giňligi, girdeji we izolýasiýa taýdan has ýokarydyr. Mundan başga-da, habar berlen şuňa meňzeş antennalar bilen deňeşdirilende, ösen MIMO ulgamy has kiçi dürlüligiň ýokary dürlüligini we umumy netijeliligini görkezýär. 5.46-njy bölümde beýan edilen antenalar teklip edilýän antennalarymyzdan has ýokary izolýasiýa bar bolsa-da, bu antenalar uly göwrümden, pes girdejiden, dar geçirijilik ukybyndan we MIMO-nyň işleýşinden ejir çekýär. 45 portda teklip edilen 4 portly MIMO antennasy ýokary girdeji we netijeliligi görkezýär, ýöne dizaýny pes izolýasiýa, uly ululyk we dürlüligiň pesligi. Beýleki tarapdan, 47-nji ýylda teklip edilen kiçi göwrümli antenna ulgamy gaty pes girdeji we iş zolagyna eýe, teklip edilýän MS esasly 4 portly MIMO ulgamymyz kiçi göwrümi, ýokary girdeji, ýokary izolýasiýa we has gowy öndürijilik MIMO görkezýär. Şeýlelik bilen, teklip edilýän “MIMO” antenasy 6 GGs 5G aragatnaşyk ulgamlary üçin esasy bäsdeş bolup biler.
Dört portly metasurf reflektorly giň zolakly MIMO antennasy ýokary girdeji we izolýasiýa bilen 6 GGs-dan pes 5G programmalaryny goldamak teklip edilýär. Mikrostrip çyzygy, diagonaly burçlardaky kwadrat bilen kesilen kwadrat şöhlelendiriji bölümi iýmitlendirýär. Teklip edilýän MS we antenna emitteri, ýokary tizlikli 5G aragatnaşyk ulgamlarynda ajaýyp öndürijilik gazanmak üçin Rogers RT5880 meňzeş substrat materiallarda amala aşyrylýar. MIMO antennasy giň diapazony we ýokary girdejini özünde jemleýär we MIMO komponentleriniň arasynda ajaýyp izolýasiýa we ajaýyp netijeliligi üpjün edýär. Işlenip düzülen ýekeje antenanyň kiçi ölçegleri 0,58? 0.58? 0.02? 5 × 5 metasurface massiw bilen, giň 4.56 GGs iş zolagyny, 8 dBi ýokary girdeji we ýokary ölçeg netijeliligini üpjün edýär. Teklip edilýän dört portly MIMO antennasy (2 × 2 massiw), teklip edilýän her bir antennany 1.05λ × 1.05λ × 0.02λ ölçegli başga bir antenna bilen ortogon taýdan deňleşdirmek arkaly düzülendir. 12 mm beýiklikdäki MIMO antennasynyň aşagynda 10 × 10 MM massiw ýygnamak maslahat berilýär, bu arka radiasiýany azaldyp we MIMO komponentleriniň arasyndaky özara baglanyşygy azaldyp biler, şeýlelik bilen girdeji we izolýasiýa gowulaşar. Synag we simulýasiýa netijeleri, ösen MIMO prototipiniň 6 GGs-den aşakdaky 5G spektrini öz içine alýan giň ýygylyk 3.08–7,75 GGs aralygynda işläp biljekdigini görkezýär. Mundan başga-da, teklip edilýän MS esasly MIMO antennasy, girdejisini 2,9 dBi ýokarlandyrýar, iň ýokary 8,3 dBi gazanýar we MS-iň goşandyny tassyklaýan MIMO komponentleriniň arasynda ajaýyp izolýasiýa (> 15.5 dB) üpjün edýär. Mundan başga-da, teklip edilýän MIMO antennasy ortaça ýokary netijeliligi 82% we pes elementara aralyk 22 mm. Antenna gaty ýokary DG (9,98 dB-den ýokary), örän pes ECC (0,004-den az) we bir taraplaýyn radiasiýa görnüşini öz içine alýan ajaýyp MIMO dürlüligini görkezýär. Ölçeg netijeleri, simulýasiýa netijelerine gaty meňzeýär. Bu aýratynlyklar, ösen dört portly MIMO antenna ulgamynyň 6 GGs ýygylyk diapazonynda 5G aragatnaşyk ulgamy üçin amatly saýlaw bolup biljekdigini tassyklaýar.
Cowin 400-6000MHz giň zolakly PCB antennasy bilen üpjün edip biler we talaplaryňyza görä täze antenany dizaýn etmegi goldaýar, haýyşyňyz bar bolsa ikirjiňlenmän habarlaşyň.
Iş wagty: 10-2024-nji oktýabr