Molann an obair seo aeróg leathanbhanda leathanbhanda il-ionchuir il-aschuir dhlúth chomhtháite (MIMO) le haghaidh córais cumarsáide gan sreang faoin gcúigiú glúin (5G) faoi 6 GHz. Is é úrnuacht soiléir an chórais MIMO atá beartaithe ná a bandaleithead oibriúcháin leathan, gnóthachan ard, imréitigh idir-chomhpháirteanna beaga, agus leithlisiú sármhaith laistigh de na comhpháirteanna MIMO. Déantar láthair radaithe an aeróige a theascadh go trasnánach, cuid den talamh, agus úsáidtear dromchlaí meite chun feidhmíocht an aeróige a fheabhsú. Tá toisí miniature de 0.58λ × 0.58λ × 0.02λ ag an fhréamhshamhail antenna comhtháite aonair MS. Léiríonn torthaí ionsamhlúcháin agus tomhais feidhmíocht leathanbhanda ó 3.11 GHz go 7.67 GHz, lena n-áirítear an gnóthachan is airde a baineadh amach de 8 dBi. Tá an córas MIMO ceithre eilimint deartha ionas go mbeidh gach antenna orthogonal lena chéile agus a mhéid dlúth agus feidhmíocht leathanbhanda á chothabháil ó 3.2 go 7.6 GHz. Tá an fhréamhshamhail MIMO beartaithe deartha agus déanta ar shubstráit Rogers RT5880 le caillteanas íseal agus toisí miniaturized de 1.05? 1.05? 0.02 ?, agus déantar a fheidhmíocht a mheas ag baint úsáide as an eagar athshondóra fáinne dúnta cearnach atá beartaithe le fáinne scoilte 10 x 10. Tá an t-ábhar bunúsach mar an gcéanna. Laghdaíonn an dromchla eitleáin atá beartaithe go suntasach an radaíocht chúl antenna agus ionramhálann sé réimsí leictreamaighnéadacha, ag feabhsú bandaleithead, gnóthachan agus leithlisiú na gcomhpháirteanna MIMO. I gcomparáid le haeróga MIMO atá ann cheana féin, baintear gnóthachan ard de 8.3 dBi amach san aeróg MIMO 4-phort atá beartaithe le meánéifeachtúlacht fhoriomlán suas le 82% sa bhanda 5G fo-6 GHz agus comhaontaíonn sé go maith leis na torthaí tomhaiste. Thairis sin, taispeánann antenna MIMO forbartha feidhmíocht den scoth i dtéarmaí comhéifeacht comhghaolú clúdaigh (ECC) de níos lú ná 0.004, gnóthachan éagsúlachta (DG) de thart ar 10 dB (> 9.98 dB) agus aonrú ard idir comhpháirteanna MIMO (> 15.5 dB ). tréithe. Dá bhrí sin, deimhníonn an t-aeróg MIMO MS-bhunaithe atá beartaithe a infheidhmeacht do líonraí cumarsáide 5G fo-6 GHz.
Is dul chun cinn dochreidte é teicneolaíocht 5G i gcumarsáid gan sreang a chumasóidh líonraí níos tapúla agus níos sláine do na billiúin feistí nasctha, a sholáthróidh eispéiris úsáideora le latency “nialas” (latency níos lú ná 1 milleasoicind), agus a thabhairt isteach teicneolaíochtaí nua, lena n-áirítear leictreonaic. Cúram leighis, oideachas intleachtúil. , cathracha cliste, tithe cliste, réaltacht fhíorúil (VR), monarchana cliste agus Idirlíon Feithiclí (IoV) ag athrú ár saol, ár sochaí agus tionscail1,2,3. Roinneann Coimisiún Cumarsáide Feidearálach na SA (FCC) an speictream 5G i gceithre bhanda minicíochta4. Is díol spéise do thaighdeoirí an banda minicíochta faoi bhun 6 GHz toisc go gceadaíonn sé cumarsáid fad-achair le rátaí arda sonraí5,6. Léirítear an leithdháileadh speictrim fo-6 GHz 5G do chumarsáid dhomhanda 5G i bhFíor 1, rud a thugann le fios go bhfuil gach tír ag smaoineamh ar speictream fo-6 GHz le haghaidh cumarsáide 5G7,8. Is cuid thábhachtach de líonraí 5G iad antennas agus beidh gá le níos mó antennas stáisiún bonn agus críochfoirt úsáideora.
Tá na buntáistí a bhaineann le tanaí agus struchtúr cothrom ag antennas paiste microstrip, ach tá siad teoranta i bandaleithead agus gnóthachan9,10, tá an oiread sin taighde déanta chun gnóthachan agus bandaleithead an antenna a mhéadú; Le blianta beaga anuas, úsáideadh metadhromchlaí (MS) go forleathan i dteicneolaíochtaí antenna, go háirithe chun gnóthachan agus tréchur a fheabhsú11,12, áfach, tá na antennas seo teoranta do chalafort amháin; Is gné thábhachtach den chumarsáid gan sreang í teicneolaíocht MIMO toisc go bhféadfaidh sé úsáid a bhaint as iliomad antennas ag an am céanna chun sonraí a tharchur, rud a chuireann feabhas ar rátaí sonraí, éifeachtúlacht speictreach, cumas cainéal agus iontaofacht13,14,15. Is iarrthóirí ionchasacha iad antennas MIMO d’fheidhmchláir 5G mar go bhfuil siad in ann sonraí a tharchur agus a fháil thar bhealaí iolracha gan cumhacht breise16,17 a cheangal. Braitheann an éifeacht cúplála frithpháirteach idir comhpháirteanna MIMO ar shuíomh na n-eilimintí MIMO agus gnóthachan antenna MIMO, rud atá ina dhúshlán mór do thaighdeoirí. Léiríonn Fíoracha 18, 19, agus 20 antennas MIMO éagsúla a oibríonn sa bhanna 5G fo-6 GHz, agus léiríonn siad go léir aonrú agus feidhmíocht MIMO maith. Mar sin féin, tá gnóthachan agus bandaleithead oibriúcháin na gcóras molta seo íseal.
Is ábhair nua iad meta-ábhair (MManna) nach bhfuil sa nádúr agus is féidir leo tonnta leictreamaighnéadacha a ionramháil, rud a chuireann feabhas ar fheidhmíocht antennas21,22,23,24. Úsáidtear MM go forleathan anois i dteicneolaíocht antenna chun feabhas a chur ar an bpatrún radaíochta, bandaleithead, gnóthachan, agus aonrú idir eilimintí antenna agus córais cumarsáide gan sreang, mar a pléadh i 25, 26, 27, 28. In 2029, córas MIMO ceithre eilimint bunaithe ar metasurface, ina bhfuil an t-alt antenna sandwiched idir an metasurface agus an talamh gan bearna aeir, a fheabhsaíonn feidhmíocht MIMO. Mar sin féin, tá méid níos mó ag an dearadh seo, minicíocht oibriúcháin níos ísle agus struchtúr casta. Tá bindealán leictreamaighnéadach (EBG) agus lúb talún san áireamh san antenna MIMO leathanbhanda 2-phort atá beartaithe chun leithlisiú comhpháirteanna MIMO30 a fheabhsú. Tá dea-fheidhmíocht éagsúlachta MIMO ag an antenna deartha agus leithlisiú den scoth idir dhá antennas MIMO, ach ag baint úsáide as ach dhá chomhpháirt MIMO, beidh an gnóthachan íseal. Ina theannta sin, mhol in31 aeróg MIMO dé-chalafoirt ultra-leathanbhanda (UWB) agus rinne sé imscrúdú ar a fheidhmíocht MIMO ag baint úsáide as ábhair mheitibileacha. Cé go bhfuil an t-antenna seo in ann oibriú UWB, tá a ghnóthachan íseal agus tá an leithlisiú idir an dá antennas bocht. Molann an obair in32 córas MIMO 2-phort a úsáideann frithchaiteoirí banda bhearna leictreamaighnéadacha (EBG) chun an gnóthachan a mhéadú. Cé go bhfuil gnóthachan ard agus dea-fheidhmíocht éagsúlachta MIMO ag an eagar antenna forbartha, tá sé deacair a mhéid a chur i bhfeidhm i bhfeistí cumarsáide den chéad ghlúin eile. Forbraíodh antenna leathanbhanda eile bunaithe ar fhrithchaiteoir i 33, áit a ndearnadh an frithchaiteoir a chomhtháthú faoin antenna le bearna níos mó 22 mm, rud a léirigh gnóthachan buaic níos ísle de 4.87 dB. Dearann Páipéar 34 antenna MIMO ceithre-phort le haghaidh feidhmchláir mmWave, atá comhtháite leis an gciseal MS chun aonrú agus gnóthachan an chórais MIMO a fheabhsú. Mar sin féin, soláthraíonn an t-antenna seo gnóthachan agus aonrú maith, ach tá bandaleithead teoranta agus droch-airíonna meicniúla mar gheall ar an mbearna mór aeir. Ar an gcaoi chéanna, in 2015, forbraíodh aeróg MIMO trí-phéire, 4-phort, cruth-bhog-chomhtháite MIMO do chumarsáid mmWave le gnóthachan uasta de 7.4 dBi. Úsáidtear B36 MS ar chúl antenna 5G chun an gnóthachan antenna a mhéadú, áit a bhfeidhmíonn an dromchla meite mar fhrithchaiteoir. Mar sin féin, tá an struchtúr MS neamhshiméadrach agus tugadh aird níos lú ar struchtúr cealla an aonaid.
De réir thorthaí na hanailíse thuas, níl gnóthachan ard, aonrú den scoth, feidhmíocht MIMO agus clúdach leathanbhanda ag aon cheann de na antennas thuas. Mar sin, tá gá fós le antenna MIMO metasurface a fhéadfaidh raon leathan minicíochtaí speictrim 5G a chlúdach faoi bhun 6 GHz le gnóthachan ard agus leithlisiú. I bhfianaise theorainneacha na litríochta thuasluaite, moltar córas antenna MIMO leathanbhanda ceithre ghné le gnóthachan ard agus feidhmíocht éagsúlachta den scoth do chórais cumarsáide gan sreang fo-6 GHz. Ina theannta sin, taispeánann an t-antenna MIMO atá beartaithe leithlisiú den scoth idir comhpháirteanna MIMO, bearnaí eilimintí beaga, agus éifeachtacht ard radaíochta. Déantar an paiste antenna a theascadh go trasnánach agus cuirtear bearna aeir 12mm ar bharr an dromchla, a léiríonn radaíocht chúl ón antenna agus a fheabhsaíonn gnóthachan antenna agus treoshuíomh. Ina theannta sin, úsáidtear an t-aeróg aonair atá beartaithe chun aeróg MIMO ceithre eilimint a chruthú a bhfuil feidhmíocht MIMO níos fearr aige trí gach aeróg a shuíomh go orthogonach lena chéile. Comhtháthaíodh an t-antenna MIMO forbartha ansin ar bharr eagar 10 × 10 MS le backplane copair chun feidhmíocht astaíochtaí a fheabhsú. Gnéithe an dearadh raon oibriúcháin leathan (3.08-7.75 GHz), gnóthachan ard de 8.3 dBi agus meánéifeachtúlacht iomlán ard de 82%, chomh maith le leithlisiú den scoth níos mó ná −15.5 dB idir comhpháirteanna antenna MIMO. Insamhladh an t-antenna MIMO forbartha MS-bhunaithe ag baint úsáide as pacáiste bogearraí leictreamaighnéadacha 3D CST Studio 2019 agus bailíochtaíodh é trí staidéir thurgnamhach.
Tugann an chuid seo réamhrá mionsonraithe ar an ailtireacht bheartaithe agus ar mhodheolaíocht deartha aeróige aonair. Ina theannta sin, déantar na torthaí ionsamhailte agus breathnaithe a phlé go mion, lena n-áirítear paraiméadair scaipthe, gnóthachan, agus éifeachtúlacht fhoriomlán le dromchlaí meite agus gan iad. Forbraíodh an t-antenna fréamhshamhlacha ar fhoshraith tréleictreach ísealchaillteanas Rogers 5880 le tiús 1.575mm le tairiseach tréleictreach de 2.2. Chun an dearadh a fhorbairt agus a insamhladh, úsáideadh an pacáiste insamhlóir leictreamaighnéadach CST studio 2019.
Taispeánann Fíor 2 an tsamhail ailtireachta agus dearaidh atá beartaithe d'aeróg aonghné. De réir cothromóidí matamaitice dea-bhunaithe37, is éard atá san aeróg láthair radaithe cearnach a chothaítear go líneach agus plána talún copair (mar a thuairiscítear i gcéim 1) agus athshondaíonn sé le bandaleithead an-chúng ag 10.8 GHz, mar a thaispeántar i bhFíor 3b. Cinntear méid tosaigh an radaitheora antenna ag an gcaidreamh matamaitice seo a leanas37:
Nuair is ionann \(P_{L}\) agus \(P_{w}\) fad agus leithead an phaiste, seasann c do luas an tsolais, is é \(\ gamma_{r}\) tairiseach tréleictreach an tsubstráit . , \( \ gamma_{ reff } \ ) is ionann é agus luach tréleictreach éifeachtach an spota radaíochta, seasann \(\Delta L\) don athrú ar fhad an spota. Optamaíodh an backplane antenna sa dara céim, ag méadú an bandaleithead impedance in ainneoin bandaleithead impedance an-íseal de 10 dB. Sa tríú céim, bogtar an suíomh friothálacha ar dheis, rud a fheabhsaíonn bandaleithead impedance agus meaitseáil impedance an antenna atá beartaithe38. Ag an gcéim seo, léiríonn an t-antenna bandaleithead oibriúcháin den scoth de 4 GHz agus clúdaíonn sé freisin an speictream faoi bhun 6 GHz i 5G. Is éard atá i gceist leis an gceathrú céim agus an chéim dheireanach ná eitseáil cearnacha a eitseáil i gcoirnéil eile den láthair radaíochta. Leathnaíonn an sliotán seo go suntasach an bandaleithead 4.56 GHz chun speictream 5G fo-6 GHz a chlúdach ó 3.11 GHz go 7.67 GHz, mar a léirítear i bhFíor 3b. Taispeántar radhairc pheirspictíochta tosaigh agus bun an dearadh a bheartaítear i bhFíor 3a, agus is iad seo a leanas na paraiméadair dearaidh optamaithe deiridh: 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) Radhairc bharr agus chúl na haeróige aonair deartha (CST STUDIO SUITE 2019). (b) Cuar S-pharaiméadair.
Is téarma é Metasurface a thagraíonn d’eagar tréimhsiúil aonad cealla atá suite fad áirithe óna chéile. Is bealach éifeachtach iad metadhromchla chun feidhmíocht radaíochta antenna a fheabhsú, lena n-áirítear bandaleithead, gnóthachan agus leithlisiú idir comhpháirteanna MIMO. Mar gheall ar an tionchar a bhíonn ag iomadú tonnta dromchla, gineann meitedromchla athshondas breise a chuireann le feidhmíocht aeróige feabhsaithe39. Molann an obair seo aonad meite-ábhar epsilon-diúltach (MM) a oibríonn sa bhanda 5G faoi bhun 6 GHz. Forbraíodh an MM le achar dromchla 8mm × 8mm ar fhoshraith Rogers 5880 caillteanas íseal le tairiseach tréleictreach de 2.2 agus tiús 1.575mm. Is éard atá sa phaiste athshondóra MM optamaithe ná fáinne scoilte ciorclach istigh atá ceangailte le dhá fháinne roinnte lasmuigh modhnaithe, mar a thaispeántar i bhFíor 4a. Déanann Fíor 4a achoimre ar pharaiméadair optamaithe deiridh an tsocraithe MM atá beartaithe. Ina dhiaidh sin, forbraíodh sraitheanna metasurface 40 × 40 mm agus 80 × 80 mm gan backplane copair agus le backplane copair ag baint úsáide as eagair cille 5 × 5 agus 10 × 10, faoi seach. Múnlaíodh an struchtúr MM atá beartaithe ag baint úsáide as bogearraí samhaltaithe leictreamaighnéadacha 3D “CST studio suite 2019”. Taispeántar fréamhshamhail déanta den struchtúr eagar MM agus socrú tomhais atá beartaithe (anailíseoir líonra dé-chalafoirt PNA agus calafort tonntreoraithe) i bhFíor 4b chun torthaí insamhalta CST a bhailíochtú trí anailís a dhéanamh ar an bhfreagra iarbhír. Bhain an socrú tomhais úsáid as anailísí líonra sraith Agilent PNA i gcomhar le dhá oiriúntóir comhaiseach tonntreoraithe (A-INFOMW, uimhir pháirteach: 187WCAS) chun comharthaí a sheoladh agus a fháil. Cuireadh eagar fréamhshamhail 5×5 idir dhá oiriúntóir comhaiseach tonntreoraithe atá nasctha le cábla comhaiseach le hanailíseoir líonra dhá phort (Agilent PNA N5227A). Úsáidtear an trealamh calabraithe Agilent N4694-60001 chun an anailísí líonra a chalabrú i ngléasra píolótach. Taispeántar i bhFíor 5a na paraiméadair scaipthe insamhlaithe agus CST breathnaithe den fhréamhshamhail MM a bheartaítear. Is féidir a fheiceáil go n-athshonraíonn an struchtúr MM atá beartaithe sa raon minicíochta 5G faoi bhun 6 GHz. In ainneoin an difríocht bheag i bandaleithead de 10 dB, tá na torthaí insamhladh agus turgnamhacha an-chosúil. Tá minicíocht athshondach, bandaleithead, agus aimplitiúid an athshondas a breathnaíodh beagán difriúil ó na cinn insamhlaithe, mar a thaispeántar i bhFíor 5a. Tá na difríochtaí seo idir torthaí breathnaithe agus insamhlaithe mar gheall ar neamhfhoirfeachtaí déantúsaíochta, imréitigh bheaga idir an fhréamhshamhail agus na calafoirt tonntreoraithe, éifeachtaí cúplála idir na calafoirt waveguide agus na comhpháirteanna eagair, agus lamháltais tomhais. Ina theannta sin, d'fhéadfadh athrú athshondais a bheith mar thoradh ar shocrú ceart an fhréamhshamhail fhorbartha idir na calafoirt tonntreoraithe sa socrú turgnamhach. Ina theannta sin, breathnaíodh torann nach dteastaíonn le linn na céime calabrúcháin, rud a d'eascair neamhréireachtaí idir na torthaí uimhriúla agus tomhaiste. Mar sin féin, seachas na deacrachtaí seo, feidhmíonn an fhréamhshamhail eagar MM atá beartaithe go maith mar gheall ar an gcomhghaol láidir idir insamhalta agus turgnamh, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach go maith d'fheidhmchláir cumarsáide gan sreang fo-6 GHz 5G.
(a) Céimseata cille aonaid (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) Grianghraf den socrú tomhais MM.
(a) Insamhladh agus fíorú chuair na bparaiméadar scaipthe den fhréamhshamhail mheite-ábhar. (b) Cuar tairiseach tréleictreach aonaid chill MM.
Rinneadh staidéar ar pharaiméadair éifeachtacha ábhartha ar nós tairiseach tréleictreach éifeachtach, tréscaoilteacht mhaighnéadach, agus innéacs athraonta ag baint úsáide as teicnící iar-phróiseála ionsuite an Insamhlóir leictreamaighnéadach CST chun anailís bhreise a dhéanamh ar iompar na cille aonaid MM. Faightear na paraiméadair MM éifeachtach ó na paraiméadair scaipthe ag baint úsáide as modh athchruthaithe láidir. Is féidir na cothromóidí comhéifeacht tarchurtha agus machnaimh seo a leanas: (3) agus (4) a úsáid chun an t-innéacs athraonta agus an impedance a chinneadh (féach 40).
Léirítear páirteanna réadúla agus samhailfhadú an oibreora le (.)’ agus (.)” faoi seach, agus comhfhreagraíonn an luach slánuimhir m don fhíor-innéacs athraonta. Cinntear tairiseach tréleictreach agus tréscaoilteacht leis na foirmlí \(\varepsilon { } = { } n/z, \) agus \(\mu = nz\), atá bunaithe ar impedance agus innéacs athraonta, faoi seach. Léirítear cuar tairiseach tréleictreach éifeachtach an struchtúir MM i bhFíor 5b. Ag an minicíocht athshondach, tá an tairiseach tréleictreach éifeachtach diúltach. Léiríonn Fíoracha 6a,b na luachanna asbhainte de thréscaoilteacht éifeachtach (μ) agus innéacs athraonta éifeachtach (n) den chill aonaid atá beartaithe. Go háirithe, léiríonn na tréscaoilteacht bhaintear fíorluachanna dearfacha gar do nialas, rud a dhearbhaíonn airíonna epsilon-diúltach (ENG) an struchtúir MM atá beartaithe. Ina theannta sin, mar a léirítear i bhFíor 6a, tá baint láidir ag an athshondas ag tréscaoilteacht gar do nialas leis an minicíocht athshondach. Tá innéacs athraonta diúltach ag an gcill aonad forbartha (Fíor 6b), rud a chiallaíonn gur féidir an MM atá beartaithe a úsáid chun feidhmíocht antenna a fheabhsú21,41.
Rinneadh an fhréamhshamhail forbartha d’aeróg leathanbhanda amháin chun an dearadh molta a thástáil go turgnamhach. Léiríonn Fíor 7a,b íomhánna den fhréamhshamhail aeróg aonair atá beartaithe, a páirteanna struchtúracha agus an socrú tomhais gar-réimse (SATIMO). Chun an fheidhmíocht antenna a fheabhsú, cuirtear an dromchla meitea-fhorbartha i sraitheanna faoin antenna, mar a thaispeántar i bhFíor 8a, le airde h. Cuireadh dromchla dúbailte ciseal dúbailte 40mm x 40mm i bhfeidhm ar chúl an aeróg aonair ag eatraimh 12mm. Ina theannta sin, cuirtear dromchla dromchla le backplane ar chúl an antenna aonair ar fad 12 mm. Tar éis an metadhromchla a chur i bhfeidhm, léiríonn an t-antenna aonair feabhas suntasach ar fheidhmíocht, mar a thaispeántar i bhFíoracha 1 agus 2. Fíor 8 agus 9. Taispeánann Figiúr 8b na ceapacha frithchaiteachta insamhlaithe agus tomhaiste don antenna aonair gan agus le metadhromchla. Is fiú a thabhairt faoi deara go bhfuil banna clúdaigh antenna le dromchla meta an-chosúil leis an mbanda clúdaigh ar antenna gan dromchla meta. Léiríonn Fíoracha 9a,b comparáid idir an gnóthachan aeróige aonair ionsamhlaithe agus breathnaithe agus éifeachtúlacht fhoriomlán gan agus le MS sa speictream oibriúcháin. Is féidir a fheiceáil, i gcomparáid leis an aeróg neamh-mhéatardhromchla, go bhfuil méadú suntasach tagtha ar ghnóthachan an antenna metadhromchla, ag méadú ó 5.15 dBi go 8 dBi. Tháinig méadú 6 dBi, 6.9 dBi, agus 8 dBi, faoi seach, ar ghnóthachan an mheite-dhromchla aonchiseal, an dromchla dé-ciseal, agus an t-antenna singil le metadhromchla backplane. I gcomparáid le metadhromchlaí eile (MCanna sraithe singil agus ciseal dúbailte), tá an gnóthachan ar antenna aonmhéata dromchla le backplane copair suas le 8 dBi. Sa chás seo, feidhmíonn an dromchla meite mar fhrithchaiteoir, ag laghdú radaíocht chúl an antenna agus ag ionramháil na dtonnta leictreamaighnéadacha i gcéim, rud a mhéadaíonn éifeachtacht radaíochta an antenna agus mar sin an gnóthachan. Léirítear i bhFíor 9b staidéar ar éifeachtúlacht fhoriomlán aeróg aonair gan dromchlaí agus le dromchlaí meitreo. Is fiú a thabhairt faoi deara go bhfuil éifeachtacht antenna le agus gan metadhromchla beagnach mar an gcéanna. Sa raon minicíochta níos ísle, laghdaítear éifeachtacht antenna beagán. Tá comhaontú maith idir na cuair ghnóthachain agus éifeachtúlachta turgnamhacha agus ionsamhailte. Mar sin féin, tá difríochtaí beaga idir na torthaí insamhlaithe agus tástála mar gheall ar lochtanna déantúsaíochta, lamháltais tomhais, caillteanas nasc calafoirt SMA, agus caillteanas sreinge. Ina theannta sin, tá an t-antenna agus an frithchaiteoir MS suite idir na spásairí níolón, rud a chuireann isteach ar na torthaí a breathnaíodh i gcomparáid leis na torthaí insamhalta.
I bhFíor (a) taispeántar an t-aintéin aonair críochnaithe agus na comhpháirteanna gaolmhara. (b) Socrú tomhais gar-raoin (SATIMO).
(a) Excitation antenna ag baint úsáide as frithchaiteoirí meitedromchla (CST STUDIO SUITE 2019). (b) Frithchaiteoirí insamhlaithe agus turgnamhacha d'aeróg shingil gan MS agus le MS.
Torthaí ionsamhlúcháin agus tomhais (a) an ghnóthachain a baineadh amach agus (b) éifeachtúlacht fhoriomlán aeróg éifeacht an mhéadair dromchla a bheartaítear.
Anailís patrún bíoma ag baint úsáide as MS. Rinneadh tomhais aon-antenna gar-réimse i dTimpeallacht Turgnamhach Neas-Réimse SATIMO de chuid Saotharlann Córais Near-Réimse UKM SATIMO. Léiríonn Fíoracha 10a, b na patrúin radaíochta E-eitleáin agus H-eitleáin ionsamhlaithe agus breathnaithe ag 5.5 GHz don aeróg aonair atá beartaithe le MS agus gan é. Soláthraíonn an t-antenna aonair forbartha (gan MS) patrún radaíochta déthreo comhsheasmhach le luachanna taobh lobe. Tar éis an frithchaiteoir MS molta a chur i bhfeidhm, soláthraíonn an t-antenna patrún radaíochta aontreoch agus laghdaítear leibhéal na lobes droma, mar a thaispeántar i bhFíoracha 10a, b. Is fiú a thabhairt faoi deara go bhfuil an patrún radaíochta antenna aonair molta níos cobhsaí agus aontreoch le lobes an-íseal ar ais agus taobh nuair a úsáidtear metadhromchla le backplane copair. Laghdaíonn an frithchaiteoir sraithe MM atá beartaithe na lobes cúil agus taobh den antenna agus feabhsaítear an fheidhmíocht radaíochta tríd an sruth a threorú i dtreonna aontreocha (Fíor 10a, b), rud a mhéadaíonn an gnóthachan agus an treoshuíomh. Tugadh faoi deara go raibh an patrún radaíochta turgnamhach beagnach inchomparáide le patrún na n-ionsamhlúcháin CST, ach go raibh éagsúlacht bheag ann mar gheall ar mhí-ailíniú na gcomhpháirteanna éagsúla le chéile, lamháltais tomhais, agus caillteanais cáblaithe. Ina theannta sin, cuireadh spásálaí níolón isteach idir an t-antenna agus an frithchaiteoir MS, rud a chuireann isteach ar na torthaí a breathnaíodh i gcomparáid leis na torthaí uimhriúla.
Insamhladh agus tástáladh patrún radaíochta an aintéin aonair fhorbartha (gan MS agus le MS) ag minicíocht 5.5 GHz.
Léirítear céimseata aeróg MIMO atá beartaithe i bhFíor 11 agus cuimsíonn sé ceithre antennas aonair. Socraítear na ceithre chomhpháirt den antenna MIMO go orthogonally lena chéile ar fhoshraith de thoisí 80 × 80 × 1.575 mm, mar a thaispeántar i bhFíor 11. Tá achar idir-eilimint de 22 mm ag an antenna MIMO deartha, atá níos lú ná an an t-achar idir-eilimint comhfhreagrach is gaire den aeróg. D'fhorbair antenna MIMO. Ina theannta sin, tá cuid den eitleán talún suite ar an mbealach céanna le antenna aonair. Léiríonn luachanna frithchaiteachta antennas MIMO (S11, S22, S33, agus S44) a thaispeántar i bhFíor 12a an t-iompar céanna le haeróg aonghné ag athshondas sa bhanna 3.2-7.6 GHz. Mar sin, tá bandaleithead impedance aeróg MIMO díreach mar an gcéanna le bandaleithead aeróige aonair. Is é an éifeacht cúplála idir comhpháirteanna MIMO an phríomhchúis le caillteanas bandaleithead beag antennas MIMO. Léiríonn Fíor 12b éifeacht an idirnaisc ar chomhpháirteanna MIMO, áit ar cinneadh an leithlisiú optamach idir comhpháirteanna MIMO. Is é an leithlisiú idir antennas 1 agus 2 an ceann is ísle ag thart ar -13.6 dB, agus is é an leithlisiú idir antennas 1 agus 4 an ceann is airde ag thart ar -30.4 dB. Mar gheall ar a mhéid beag agus a bandaleithead níos leithne, tá gnóthachan níos ísle agus tréchur níos ísle ag an antenna MIMO seo. Tá insliú íseal, mar sin tá gá le treisiú agus insliú méadaithe;
Meicníocht deartha aeróg MIMO atá beartaithe (a) radharc barr agus (b) plána talún. (CST Studio Suite 2019).
Taispeántar socrú geoiméadrach agus modh excitation an aeróg MIMO dromchla meitreach atá beartaithe i bhFíor 13a. Tá maitrís 10x10mm le toisí 80x80x1.575mm deartha le haghaidh taobh chúl antenna MIMO 12mm ar airde, mar a thaispeántar i bhFíor 13a. Ina theannta sin, tá dromchlaí meite le backplanes copair beartaithe le húsáid in aeróga MIMO chun a bhfeidhmíocht a fheabhsú. Tá an fad idir an dromchla dromchla agus antenna MIMO ríthábhachtach chun gnóthachan ard a bhaint amach agus ag an am céanna cur isteach cuiditheach a cheadú idir na tonnta a ghineann an t-aeróg agus iad siúd a léirítear ón dromchla meiteamach. Rinneadh samhaltú fairsing chun an airde idir an t-aeróg agus an dromchla meitea a bharrfheabhsú agus caighdeáin ceathrú-tonn á gcoinneáil ag an am céanna chun an gnóthachan is mó agus an leithlisiú idir eilimintí MIMO. Léireofar sna caibidlí ina dhiaidh sin na feabhsuithe suntasacha ar fheidhmíocht antenna MIMO a baineadh amach trí úsáid a bhaint as metadhromchla le backplanes i gcomparáid le metadhromchla gan backplanes.
(a) Socrú ionsamhlúcháin CST ar aeróg MIMO atá beartaithe ag baint úsáide as MS (CST STUDIO SUITE 2019), (b) Cuar frithchaiteacha an chórais MIMO forbartha gan MS agus le MS.
Léirítear frithchaiteachas antennas MIMO le agus gan dromchlaí meite i bhFíor 13b, áit a gcuirtear S11 agus S44 i láthair mar gheall ar iompar beagnach comhionann na n-antennas uile sa chóras MIMO. Is fiú a thabhairt faoi deara go bhfuil bandaleithead impedance -10 dB antenna MIMO gan agus le dromchla amháin beagnach mar an gcéanna. I gcodarsnacht leis sin, feabhsaítear bandaleithead impedance an aeróg MIMO atá beartaithe le MS déchiseal agus backplane MS. Is fiú a thabhairt faoi deara, gan MS, go soláthraíonn antenna MIMO bandaleithead codánach de 81.5% (3.2-7.6 GHz) i gcomparáid le minicíocht an ionaid. Má dhéantar an MS a chomhtháthú leis an eitleán droma méadaítear bandaleithead bacainn an aeróg MIMO atá beartaithe go 86.3% (3.08–7.75 GHz). Cé go méadaíonn MS déchiseal tréchur, tá an feabhsúchán níos lú ná MS le cúlphlána copair. Thairis sin, méadaíonn MC dé-ciseal méid an antenna, méadaíonn sé a chostas, agus cuireann sé teorainn lena raon. Déantar an t-antenna MIMO deartha agus an frithchaiteoir dromchla dromchla a mhonarú agus a fhíorú chun na torthaí insamhalta a bhailíochtú agus chun an fheidhmíocht iarbhír a mheas. Taispeánann Fíor 14a an ciseal MS monaraithe agus antenna MIMO le comhpháirteanna éagsúla le chéile, agus taispeánann Fíor 14b grianghraf den chóras MIMO forbartha. Tá antenna MIMO suite ar bharr an dromchla mheata ag baint úsáide as ceithre spásairí níolón, mar a thaispeántar i bhFíor 14b. Taispeánann Fíor 15a léargas ar shocrú turgnamhach gar-réimse an chórais aeróige MIMO forbartha. Baineadh úsáid as anailísí líonra PNA (Agilent Technologies PNA N5227A) chun paraiméadair scaipthe a mheas agus chun tréithe astaíochta gar-réimse a mheas agus a shaintréithe i Saotharlann Córais Near-Réimse UKM SATIMO.
(a) Grianghraif de thomhais ghar-pháirc SATIMO (b) Cuar ionsamhlaithe agus turgnamhacha d'aeróg S11 MIMO le MS agus gan iad.
Cuirtear i láthair sa chuid seo staidéar comparáideach ar na paraiméadair S-samhlaithe agus breathnaithe den aeróg 5G MIMO atá beartaithe. Taispeánann Fíor 15b an plota frithchaiteachta turgnamhach den antenna comhtháite 4-eilimint MIMO MS agus déantar é a chur i gcomparáid le torthaí insamhalta CST. Fuarthas amach go raibh na frithchaiteoirí turgnamhacha mar an gcéanna leis na ríomhanna CST, ach bhí siad beagán difriúil mar gheall ar lochtanna déantúsaíochta agus lamháltais turgnamhacha. Ina theannta sin, clúdaíonn an frithchaitheamh breathnaithe den fhréamhshamhail MIMO MS-bhunaithe atá beartaithe an speictream 5G faoi bhun 6 GHz le bandaleithead impedance de 4.8 GHz, rud a chiallaíonn gur féidir feidhmchláir 5G a dhéanamh. Mar sin féin, tá difríocht bheag idir an minicíocht tomhaiste athshondach, an bandaleithead agus an aimplitiúid ó thorthaí insamhalta CST. Féadfaidh lochtanna déantúsaíochta, caillteanais cúplála bhréag-go-SMA, agus socruithe tomhais lasmuigh a bheith ina gcúis le difríochtaí idir torthaí tomhaiste agus insamhladh. Mar sin féin, in ainneoin na n-easnaimh sin, feidhmíonn an MIMO atá beartaithe go maith, ag soláthar comhaontú láidir idir insamhaltaí agus tomhais, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach go maith d'fheidhmchláir gan sreang fo-6 GHz 5G.
Taispeántar na cuair ghnóthachan antenna MIMO insamhlaithe agus breathnaithe i bhFíoracha 2 agus 2. Mar a thaispeántar i bhFíoracha 16a, b agus 17a,b, faoi seach, taispeántar idirghníomhú frithpháirteach na gcomhpháirteanna MIMO. Nuair a chuirtear meitedhromchla i bhfeidhm ar antennas MIMO, cuirtear feabhas suntasach ar an leithlisiú idir antennas MIMO. Léiríonn na ceapacha leithlisithe idir eilimintí aeróige cóngaracha S12, S14, S23 agus S34 cuair den chineál céanna, agus léiríonn antennas trasnánach MIMO S13 agus S42 aonrú ard mar an gcéanna mar gheall ar an bhfad níos mó eatarthu. Léirítear saintréithe tarchurtha insamhlaithe na n-aeróga cóngaracha i bhFíor 16a. Is fiú a thabhairt faoi deara, sa speictream oibriúcháin 5G faoi bhun 6 GHz, gurb é -13.6 dB an leithlisiú íosta d'antenna MIMO gan metadhromchla, agus le haghaidh dromchla meitile le backplane - 15.5 dB. Léiríonn an plota gnóthachain (Fíor 16a) go bhfeabhsaítear an meitedromchla backplane go suntasach ar an leithlisiú idir eilimintí antenna MIMO i gcomparáid le dromchlaí aonchiseal agus ciseal dúbailte. Ar eilimintí antenna in aice láimhe, soláthraíonn metadhromchlaí sraithe singil agus ciseal dúbailte leithlisiú íosta de thart ar -13.68 dB agus -14.78 dB, agus soláthraíonn an metadromchla backplane copair thart ar -15.5 dB.
Cuair leithlisithe ionsamhailte d’eilimintí MIMO gan ciseal MS agus le ciseal MS: (a) S12, S14, S34 agus S32 agus (b) S13 agus S24.
Cuair ghnóthachan turgnamhach na n-aeróg MIMO MS-bhunaithe atá beartaithe gan agus le: (a) S12, S14, S34 agus S32 agus (b) S13 agus S24.
Léirítear na ceapacha gnóthachain aeróige trasnánach MIMO roimh agus tar éis an ciseal MS a chur leis i bhFíor 16b. Is fiú a thabhairt faoi deara gurb é an t-aon leithlisiú íosta idir antennas trasnánach gan dromchla dromchla (antennas 1 agus 3) ná - 15.6 dB ar fud an speictrim oibriúcháin, agus is é 18 dB an dromchla meitile le backplane. Laghdaíonn an cur chuige metadhromchla go mór na héifeachtaí cúplála idir antennas trasnánach MIMO. Is é -37 dB an t-insliú uasta le haghaidh dromchla aonchiseal ná -37 dB, agus i gcás dromchla ciseal dúbailte titeann an luach seo go -47 dB. Is é −36.2 dB leithlisiú uasta an dromchla dromchla le plána copair, rud a laghdaíonn le raon minicíochta méadaithe. I gcomparáid le meiteashonraí sraithe singil agus ciseal dúbailte gan eitleán droma, soláthraíonn meitedromchla le backplane leithlisiú níos fearr ar fud an raon minicíochta oibriúcháin riachtanacha ar fad, go háirithe sa raon 5G faoi bhun 6 GHz, mar a thaispeántar i bhFíoracha 16a, b. Sa bhanna 5G is mó tóir agus a úsáidtear go forleathan faoi bhun 6 GHz (3.5 GHz), tá aonrú níos ísle idir na comhpháirteanna MIMO ag meitedhromchlaí aonchiseal agus dé-chiseal ná mar a bhíonn dromchlaí meite le plánaí copair (beagnach aon MS) (féach Fíor 16a), b). Taispeántar na tomhais ghnóthachain i bhFíoracha 17a, b, ag taispeáint leithlisiú antennas cóngaracha (S12, S14, S34 agus S32) agus antennas trasnánach (S24 agus S13), faoi seach. Mar is léir ó na figiúirí seo (Fíor 17a, b), aontaíonn an leithlisiú turgnamhach idir comhpháirteanna MIMO go maith leis an leithlisiú insamhlaithe. Cé go bhfuil difríochtaí beaga idir na luachanna CST insamhlaithe agus tomhaiste mar gheall ar lochtanna déantúsaíochta, naisc calafoirt SMA agus caillteanais sreang. Ina theannta sin, tá an t-antenna agus an frithchaiteoir MS suite idir na spásairí níolón, rud a chuireann isteach ar na torthaí a breathnaíodh i gcomparáid leis na torthaí insamhalta.
rinne sé staidéar ar dháileadh an tsrutha dromchla ag 5.5 GHz chun ról na meiteashonraí a chuíchóiriú chun cúpláil frithpháirteach a laghdú trí shochtadh tonnta dromchla42. Taispeántar dáileadh reatha dromchla an antenna MIMO atá beartaithe i bhFíor 18, áit a bhfuil antenna 1 á thiomáint agus go gcuirtear deireadh leis an gcuid eile den antenna le ualach 50 ohm. Nuair a bheidh aeróg 1 á bhfuinneamh, beidh sruthanna cúplála frithpháirteacha suntasacha le feiceáil ag antennas cóngaracha ag 5.5 GHz in éagmais metadhromchla, mar a thaispeántar i bhFíor 18a. A mhalairt ar fad, trí úsáid a bhaint as dromchlaí meite, mar a léirítear i bhFíor 18b–d, cuirtear feabhas ar an leithlisiú idir aeróga in aice láimhe. Ba chóir a thabhairt faoi deara gur féidir éifeacht cúplála frithpháirteach na réimsí cóngaracha a íoslaghdú tríd an sruth cúplála a iomadú go fáinní cóngaracha na gcealla aonaid agus na cealla aonaid MS cóngaracha feadh an tsraith MS i dtreonna frith-chomhthreomhara. Is príomh-mhodh é sruth a instealladh ó aeróga dáilte chuig aonaid MS chun aonrú idir comhpháirteanna MIMO a fheabhsú. Mar thoradh air sin, laghdaítear an sruth cúplála idir comhpháirteanna MIMO go mór, agus tá an t-aonrú feabhsaithe go mór freisin. Toisc go bhfuil an réimse cúplála scaipthe go forleathan san eilimint, leithlisíonn an meitedromchla backplane copair an tionól antenna MIMO go suntasach níos mó ná na dromchlaí ciseal singil agus ciseal dúbailte (Fíor 18d). Ina theannta sin, tá iomadú cúl agus iomadú taobh an-íseal ag antenna forbartha MIMO, rud a tháirgeann patrún radaíochta aontreoch, rud a mhéadaíonn gnóthachan antenna MIMO atá beartaithe.
Patrúin reatha dromchla ar an antenna MIMO atá beartaithe ag 5.5 GHz (a) gan MC, (b) MC aonchiseal, (c) MC ciseal dúbailte, agus (d) MC aonchiseal le backplane copair. (CST Studio Suite 2019).
Laistigh den mhinicíocht oibriúcháin, taispeánann Fíor 19a na gnóthachain insamhlaithe agus breathnaithe ar an antenna MIMO deartha gan agus le dromchlaí meite. Is é 5.4 dBi an gnóthachan insamhladh a baineadh amach ar aeróg MIMO gan dromchla dromchla, mar a léirítear i bhFíor 19a. Mar gheall ar an éifeacht cúplála frithpháirteach idir comhpháirteanna MIMO, faigheann an t-aeróg MIMO atá beartaithe gnóthachan níos airde 0.25 dBi i ndáiríre ná aeróg amháin. Is féidir gnóthachain shuntasacha agus leithlisiú idir comhpháirteanna MIMO a chur leis na meitedhromchlaí. Mar sin, is féidir leis an aeróg MIMO dromchla meitreach atá beartaithe gnóthachan ard réadaithe suas le 8.3 dBi a bhaint amach. Mar a léirítear i bhFíor 19a, nuair a úsáidtear meitedromchla amháin ar chúl antenna MIMO, méadaíonn an gnóthachan faoi 1.4 dBi. Nuair a dhéantar an meitedromchla a dhúbailt, méadaítear an gnóthachan faoi 2.1 dBi, mar a thaispeántar i bhFíor 19a. Mar sin féin, baintear amach an gnóthachan uasta ionchais de 8.3 dBi nuair a úsáidtear an meiteadromchla le backplane copair. Go háirithe, is é 6.8 dBi agus 7.5 dBi, faoi seach, an gnóthachan uasta a baineadh amach do na meiteashonraí sraithe singil agus ciseal dúbailte, agus is é 8.3 dBi an t-uasghnóthachan a baineadh amach don dromchla dromchla bunchiseal. Feidhmíonn an ciseal dromchla dromchla ar chúl an antenna mar fhrithchaiteoir, ag léiriú radaíochta ó thaobh chúl an antenna agus ag feabhsú an chóimheas tosaigh le cúl (F/B) den antenna MIMO deartha. Ina theannta sin, ionramhálann an frithchaiteoir ard-impedance MS tonnta leictreamaighnéadacha i gcéim, rud a chruthaíonn athshondas breise agus a fheabhsaíonn feidhmíocht radaíochta aeróg MIMO atá beartaithe. Is féidir leis an frithchaiteoir MS atá suiteáilte taobh thiar den antenna MIMO méadú suntasach a dhéanamh ar an ngnóthachan a baineadh amach, atá deimhnithe ag torthaí turgnamhacha. Tá na gnóthachain bhreathnaithe agus insamhlaithe ar antenna MIMO an fhréamhshamhail forbartha beagnach mar an gcéanna, áfach, ag roinnt minicíochtaí tá an gnóthachan tomhaiste níos airde ná an gnóthachan insamhlaithe, go háirithe i gcás MIMO gan MS; Tá na héagsúlachtaí seo i ngnóthachan turgnamhach mar gheall ar lamháltais tomhais na n-eochaircheap níolón, caillteanais cábla, agus cúplála sa chóras antenna. Is é 5.8 dBi buaic-ghnóthachan tomhaiste antenna MIMO gan an dromchla dromchla, agus is é 8.5 dBi an dromchla meiteascóp le cúlphlána copair. Is fiú a thabhairt faoi deara go léiríonn an córas antenna MIMO 4-port iomlán atá beartaithe le frithchaiteoir MS gnóthachan ard faoi choinníollacha turgnamhacha agus uimhriúla.
Torthaí ionsamhlúcháin agus turgnamhacha (a) an ghnóthachan a baineadh amach agus (b) feidhmíocht fhoriomlán an aeróg MIMO atá beartaithe le héifeacht an dromchla dromchla.
Léiríonn Fíor 19b feidhmíocht fhoriomlán an chórais MIMO atá beartaithe gan frithchaiteoirí meitedromchla agus le frithchaiteoirí dromchla orthu. I bhFíor 19b, bhí an éifeachtacht ab ísle ag baint úsáide as MS le plána droma os cionn 73% (síos go 84%). Tá éifeachtacht iomlán na n-antennas MIMO forbartha gan MC agus le MC beagnach mar an gcéanna le miondifríochtaí i gcomparáid leis na luachanna insamhlaithe. Is iad na cúiseanna atá leis seo ná lamháltais tomhais agus úsáid spásálaithe idir an t-aeróg agus an frithchaiteoir MS. Tá an gnóthachan tomhaiste a baineadh amach agus an éifeachtúlacht fhoriomlán ar fud na minicíochta iomlán beagnach cosúil leis na torthaí insamhalta, rud a léiríonn go bhfuil feidhmíocht an fhréamhshamhail MIMO beartaithe mar a bhíothas ag súil leis agus go bhfuil an t-antenna MIMO MS-bhunaithe molta oiriúnach do chumarsáid 5G. De bharr earráidí i staidéir thurgnamhach, tá difríochtaí idir torthaí foriomlána na dturgnamh saotharlainne agus torthaí na n-ionsamhlúchán. Bíonn tionchar ar fheidhmíocht an fhréamhshamhail atá beartaithe ag neamhréir bhacainn idir an t-antenna agus an cónascaire SMA, caillteanais splice cábla comhaiseach, éifeachtaí sádrála, agus a ghaireacht atá feistí leictreonacha éagsúla don socrú turgnamhach.
Déanann Fíor 20 cur síos ar dhearadh agus ar dhul chun cinn leas iomlán a bhaint as an antenna sin i bhfoirm blocléaráide. Soláthraíonn an léaráid bloc seo cur síos céim ar chéim ar phrionsabail deartha antenna MIMO atá beartaithe, chomh maith leis na paraiméadair a bhfuil ról lárnach acu chun an t-antenna a bharrfheabhsú chun an gnóthachan ard riachtanach agus aonrú ard thar minicíocht oibriúcháin leathan a bhaint amach.
Rinneadh na tomhais antenna MIMO gar-réimse a thomhas i dTimpeallacht Turgnamhach Near-Réimse SATIMO ag Saotharlann Córais Near-Réimse UKM SATIMO. Léiríonn Fíoracha 21a,b na patrúin radaíochta E-eitleáin agus H-eitleán ionsamhailte agus breathnaithe den aeróg MIMO éilithe le MS agus gan MS ag minicíocht oibriúcháin 5.5 GHz. Sa raon minicíochta oibriúcháin 5.5 GHz, soláthraíonn an antenna MIMO neamh-MS forbartha patrún radaíochta déthreo comhsheasmhach le luachanna taobh lobe. Tar éis an frithchaiteoir MS a chur i bhfeidhm, soláthraíonn an t-antenna patrún radaíochta aontreoch agus laghdaíonn sé leibhéal na lobes droma, mar a thaispeántar i bhFíoracha 21a, b. Is fiú a thabhairt faoi deara, trí úsáid a bhaint as metadhromchla le backplane copair, go bhfuil an patrún antenna MIMO molta níos cobhsaí agus aontreoch ná gan MS, le lobes ar ais agus taobh an-íseal. Laghdaíonn an frithchaiteoir eagar MM atá beartaithe na lobes cúil agus taobh den antenna agus feabhsaítear na saintréithe radaíochta freisin tríd an sruth a threorú i dtreo aontreoch (Fíor 21a, b), rud a mhéadaíonn an gnóthachan agus an treoshuíomh. Fuarthas an patrún radaíochta tomhaiste do phort 1 le ualach 50 ohm ceangailte leis na calafoirt atá fágtha. Tugadh faoi deara go raibh an patrún radaíochta turgnamhach beagnach comhionann leis an bpatrún a shamhlaítear le CST, cé go raibh roinnt diallais ann mar gheall ar mhí-ailíniú comhpháirteanna, frithchaitheamh ó chalafoirt chríochfoirt, agus caillteanais i naisc chábla. Ina theannta sin, cuireadh spásálaí níolóin isteach idir an t-antenna agus an frithchaiteoir MS, rud a chuireann isteach ar na torthaí a breathnaíodh i gcomparáid leis na torthaí tuartha.
Insamhladh agus tástáladh patrún radaíochta an antenna MIMO forbartha (gan MS agus le MS) ag minicíocht 5.5 GHz.
Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara go bhfuil leithlisiú calafoirt agus na tréithe a bhaineann leis riachtanach agus feidhmíocht na gcóras MIMO á meas. Scrúdaítear feidhmíocht éagsúlachta an chórais MIMO atá beartaithe, lena n-áirítear comhéifeacht comhghaolaithe imchlúdaigh (ECC) agus gnóthachan éagsúlachta (DG), chun stóinseacht chóras aeróg deartha MIMO a léiriú. Is féidir an ECC agus an DG d’aeróg MIMO a úsáid chun a fheidhmíocht a mheas mar gur gnéithe tábhachtacha iad d’fheidhmíocht chórais MIMO. Mionsonrófar sna codanna seo a leanas na gnéithe seo den aeróg MIMO atá beartaithe.
Comhéifeacht Comhghaolaithe Clúdach (ECC). Nuair a bhíonn aon chóras MIMO á bhreithniú, cinneann ECC a mhéid a bhfuil comhghaol idir na heilimintí lena chéile maidir lena n-airíonna sonracha. Mar sin, léiríonn ECC an méid aonrú cainéal i líonra cumarsáide gan sreang. Is féidir an ECC (comhéifeacht comhghaolú clúdaigh) den chóras MIMO forbartha a chinneadh bunaithe ar pharaiméadair S agus ar astaíochtaí i bhfad-raoin. Ó Eq. (7) agus (8) is féidir an ECC den aeróg MIMO 31 atá beartaithe a chinneadh.
Léiríonn Sii an chomhéifeacht machnaimh agus seasann Sij don chomhéifeacht tarchuir. Tugtar patrúin radaíochta tríthoiseacha na n-aeróga j-th agus i-th leis na sloinn \(\vec{R}_{j} \left( { \ theta , \varphi } \right) \) agus \( \vec {{ R_{ i } }} Uillinn sholadach arna léiriú ag \left( { \ theta , \varphi } \right) \) agus \({ \ Omega } \). Taispeántar cuar ECC an antenna molta i bhFíor 22a agus tá a luach níos lú ná 0.004, atá i bhfad faoi bhun an luach inghlactha 0.5 do chóras gan sreang. Mar sin, ciallaíonn an luach laghdaithe ECC go soláthraíonn an córas MIMO 4-cala atá beartaithe éagsúlacht níos fearr43.
Gnóthachan Éagsúlachta (DG) Is méadrach feidhmíochta córais MIMO eile é DG a chuireann síos ar an tionchar a bhíonn ag an scéim éagsúlachta ar an gcumhacht radaithe. Cinneann Gaol (9) Ard-Stiúrthóireacht an chórais aeróga MIMO atá á fhorbairt, mar a thuairiscítear in 31 .
Taispeánann Fíor 22b léaráid DG den chóras MIMO atá beartaithe, áit a bhfuil an luach DG an-ghar do 10 dB. Sáraíonn luachanna DG gach antennas den chóras MIMO deartha 9.98 dB.
Déanann Tábla 1 comparáid idir an t-aeróg MIMO dromchla meitreach atá beartaithe le córais MIMO comhchosúla a forbraíodh le déanaí. Cuirtear paraiméadair feidhmíochta éagsúla san áireamh sa chomparáid, lena n-áirítear bandaleithead, gnóthachan, leithlisiú uasta, éifeachtúlacht fhoriomlán, agus feidhmíocht éagsúlachta. Chuir taighdeoirí fréamhshamhlacha antenna MIMO éagsúla i láthair le teicnící feabhsaithe gnóthachain agus leithlisithe i 5, 44, 45, 46, 47. I gcomparáid le saothair a foilsíodh roimhe seo, tá an córas MIMO beartaithe le frithchaiteoirí dromchla níos fearr ná iad i dtéarmaí bandaleithead, gnóthachan agus leithlisiú. Ina theannta sin, i gcomparáid le haeróga comhchosúla a tuairiscíodh, léiríonn an córas forbartha MIMO feidhmíocht éagsúlachta níos fearr agus éifeachtacht fhoriomlán ag méid níos lú. Cé go bhfuil aonrú níos airde ag na antennas a thuairiscítear i Roinn 5.46 ná ár n-antennas molta, tá na antennas seo ag fulaingt ó mhéid mór, gnóthachan íseal, bandaleithead caol, agus droch-fheidhmíocht MIMO. Léiríonn an t-antenna MIMO 4-port atá molta i 45 ard-ghnóthachan agus éifeachtacht, ach tá aonrú íseal, méid mór, agus droch-fheidhmíocht éagsúlachta ag a dhearadh. Ar an láimh eile, tá gnóthachan agus bandaleithead oibriúcháin an-íseal ag an gcóras antenna beagmhéide atá molta i 47, agus taispeánann ár gcóras MIMO 4-port bunaithe ar MS atá beartaithe méid beag, gnóthachan ard, aonrú ard agus feidhmíocht níos fearr MIMO. Mar sin, féadfaidh an t-aeróg MIMO dromchla meitreach atá beartaithe a bheith ina mór-iomaitheoir do chórais cumarsáide fo-6 GHz 5G.
Tá antenna MIMO leathanbhanda frithchaiteoir ceithre-chalafort-bhunaithe le gnóthachan ard agus leithlisiú beartaithe chun tacú le hiarratais 5G faoi bhun 6 GHz. Cothaíonn an líne micreastiall cuid radiating cearnach, atá teasctha ag cearnóg ag na coirnéil trasnánach. Cuirtear an t-astaróir MS agus antenna atá beartaithe i bhfeidhm ar ábhair fhoshraitheanna cosúil le Rogers RT5880 chun feidhmíocht den scoth a bhaint amach i gcórais cumarsáide 5G ardluais. Tá raon leathan agus gnóthachan ard ag antenna MIMO, agus soláthraíonn sé aonrú fuaime idir comhpháirteanna MIMO agus éifeachtacht den scoth. Tá toisí miniature de 0.58?0.58?0.02 ag an antenna aonair forbartha? le sraith dromchla 5 × 5, soláthraíonn sé bandaleithead oibriúcháin leathan 4.56 GHz, gnóthachan buaic 8 dBi agus éifeachtacht tomhaiste níos fearr. Tá an t-antenna MIMO ceithre chalafort atá beartaithe (eagar 2 × 2) deartha trí gach aeróg aonair atá beartaithe a ailíniú go hingearach le haeróg eile le toisí 1.05λ × 1.05λ × 0.02λ. Moltar eagar 10 × 10 MM a chur le chéile faoi aeróg MIMO 12mm ar airde, ar féidir leis an ais-radaíocht a laghdú agus an cúpláil idir comhpháirteanna MIMO a laghdú, rud a fheabhsóidh gnóthachan agus leithlisiú. Léiríonn torthaí turgnamhacha agus insamhalta gur féidir leis an fhréamhshamhail MIMO forbartha oibriú i raon minicíochta leathan 3.08–7.75 GHz, ag clúdach an speictream 5G faoi bhun 6 GHz. Ina theannta sin, cuireann an t-aeróg MIMO MS-bhunaithe atá beartaithe feabhas ar a ghnóthachan faoi 2.9 dBi, ag baint amach uasghnóthachan 8.3 dBi, agus soláthraíonn sé leithlisiú sármhaith (>15.5 dB) idir comhpháirteanna MIMO, rud a bhailíochtaíonn ranníocaíocht MS. Ina theannta sin, tá meán-éifeachtúlacht iomlán ard de 82% ag an antenna MIMO atá beartaithe agus fad idir-eilimint íseal de 22 mm. Taispeánann an t-antenna feidhmíocht éagsúlachta MIMO den scoth lena n-áirítear DG an-ard (os cionn 9.98 dB), ECC an-íseal (níos lú ná 0.004) agus patrún radaíochta aontreoch. Tá na torthaí tomhais an-chosúil leis na torthaí insamhalta. Deimhníonn na saintréithe seo gur féidir leis an gcóras antenna MIMO ceithre-phort forbartha a bheith ina rogha inmharthana do chórais cumarsáide 5G sa raon minicíochta fo-6 GHz.
Is féidir le Cowin antenna PCB leathanbhanda 400-6000MHz a sholáthar, agus tacaíocht a thabhairt chun antenna nua a dhearadh de réir do riachtanas, déan teagmháil linn gan leisce má tá aon iarratas agat.
Am postála: Oct-10-2024