Ity asa ity dia manolotra antenna midadasika midadasika (MS) metasurface (MS) mitambatra multi-input multi-output (MIMO) ho an'ny rafitra fifandraisana tsy misy tariby 6 GHz taranaka fahadimy (5G). Ny zava-baovao miharihary amin'ny rafitra MIMO natolotra dia ny bandwidth miasa midadasika, ny tombony ambony, ny fivoahan'ny intercomponent kely, ary ny fitokanana tsara ao anatin'ireo singa MIMO. Tapahina amin'ny diagonaly ny toerana fampandrenesan'ny antenne, miorim-paka amin'ny ampahany, ary ampiasaina ny metasurfaces hanatsarana ny fahombiazan'ny antenne. Ny antenne MS tokana natolotry ny prototype dia manana refy kely 0.58λ × 0.58λ × 0.02λ. Ny valin'ny simulation sy ny fandrefesana dia mampiseho ny fahombiazan'ny wideband manomboka amin'ny 3.11 GHz ka hatramin'ny 7.67 GHz, anisan'izany ny tombony ambony indrindra azo amin'ny 8 dBi. Ny rafitra MIMO misy singa efatra dia natao mba hifanaraka amin'ny orthogonal ny antenne tsirairay ary mitazona ny habeny sy ny fampandehanana wideband avy amin'ny 3.2 ka hatramin'ny 7.6 GHz. Ny prototype MIMO natolotra dia natao sy novolavolaina tamin'ny substrate Rogers RT5880 miaraka amin'ny fatiantoka ambany sy ny refy kely amin'ny 1.05? 1.05? 0.02?, ary tombanana ny zava-bitany amin'ny alàlan'ny tolo-kevitra resonator peratra mihidy efamira misy peratra misaraka 10 x 10. Ny fitaovana fototra dia mitovy. Ny metasurface backplane natolotra dia mampihena be ny taratra miverina amin'ny antenne ary manodinkodina ny saha elektromagnetika, ka manatsara ny bandwidth, ny tombony ary ny fitokanana ny singa MIMO. Raha ampitahaina amin'ny antenne MIMO efa misy, ny antenna MIMO 4-port natolotra dia mahazo tombony ambony amin'ny 8.3 dBi miaraka amin'ny fahombiazan'ny ankapobeny hatramin'ny 82% ao amin'ny tarika 5G sub-6 GHz ary mifanaraka tsara amin'ny vokatra voafefy. Ankoatr'izay, ny antena MIMO novolavolaina dia mampiseho fampisehoana tena tsara amin'ny resaka envelope correlation coefficient (ECC) latsaky ny 0.004, diversity gain (DG) eo amin'ny 10 dB (> 9.98 dB) ary mitoka-monina avo eo amin'ny singa MIMO (> 15.5 dB). toetra. Noho izany, ny antenne MIMO miorina amin'ny MS dia manamafy ny fampiharana azy amin'ny tambajotram-pifandraisana sub-6 GHz 5G.
Ny teknolojia 5G dia fandrosoana tsy mampino amin'ny fifandraisana tsy misy tariby izay ahafahan'ny tambajotra haingana kokoa sy azo antoka kokoa ho an'ny fitaovana mifandray an'arivony tapitrisa, manome traikefa amin'ny mpampiasa amin'ny "zero" latency (latency latsaky ny 1 milisegondra), ary mampiditra teknolojia vaovao, anisan'izany ny elektronika. Fitsaboana ara-pahasalamana, fanabeazana ara-tsaina. , tanàna marani-tsaina, trano marani-tsaina, zava-misy virtoaly (VR), orinasa marani-tsaina ary Internet of Vehicles (IoV) dia manova ny fiainantsika, ny fiaraha-monina ary ny indostria1,2,3. Ny Vaomieran'ny Fifandraisana Federaly Amerikana (FCC) dia mizara ny spektrum 5G ho tarika efatra matetika4. Mahaliana ny mpikaroka ny tarika fandrefesana eo ambanin'ny 6 GHz satria mamela ny fifandraisana lavitra miaraka amin'ny tahan'ny data avo5,6. Ny fizarana spektrum sub-6 GHz 5G ho an'ny fifandraisana 5G manerantany dia aseho amin'ny sary 1, izay manondro fa ny firenena rehetra dia mihevitra ny spektrum sub-6 GHz ho an'ny fifandraisana 5G7,8. Antenna dia ampahany manan-danja amin'ny tambajotra 5G ary mitaky tobim-piantsonana bebe kokoa sy antena terminal mpampiasa.
Ny antenne patch microstrip dia manana tombony amin'ny firafiny manify sy fisaka, saingy voafetra amin'ny bandwidth sy gain9,10, be dia be ny fikarohana natao mba hampitomboana ny tombony sy ny bandwidth ny antenne; Tao anatin'ny taona vitsivitsy izay, ny metasurfaces (MS) dia nampiasaina betsaka tamin'ny teknolojia antenne, indrindra mba hanatsarana ny tombony sy ny fidirana11,12, na izany aza, ireo antenne ireo dia voafetra amin'ny seranana tokana; Ny teknolojia MIMO dia lafiny manan-danja amin'ny fifandraisana tsy misy tariby satria afaka mampiasa antenne maromaro miaraka amin'ny fampitana angon-drakitra, ka manatsara ny tahan'ny data, ny fahombiazan'ny spectral, ny fahafahan'ny fantsona ary ny fahatokisana13,14,15. Ny antenne MIMO dia mety ho kandidà amin'ny rindranasa 5G satria afaka mamindra sy mandray angon-drakitra amin'ny fantsona marobe tsy mila hery fanampiny16,17. Ny fiantraikan'ny fifamatorana eo amin'ny singa MIMO dia miankina amin'ny toerana misy ireo singa MIMO sy ny fahazoana ny antenne MIMO, izay fanamby lehibe ho an'ny mpikaroka. Ny sary 18, 19, ary 20 dia mampiseho antenne MIMO isan-karazany miasa ao amin'ny tarika 5G sub-6 GHz, izay samy mampiseho ny fitokanana sy ny fampisehoana MIMO tsara. Na izany aza, ambany ny tombony sy ny fampandehanana ny bandwidth amin'ireo rafitra natolotra ireo.
Ny metamaterials (MMs) dia fitaovana vaovao tsy misy amin'ny natiora ary afaka manodinkodina ny onjam-peo elektromagnetika, ka manatsara ny asan'ny antenne21,22,23,24. Ny MM dia ampiasaina betsaka amin'ny teknolojia antena hanatsarana ny lamina taratra, ny bandwidth, ny tombony ary ny fitokanana eo amin'ny singa antena sy ny rafi-pifandraisana tsy misy tariby, araka ny resahina ao amin'ny 25, 26, 27, 28. Tamin'ny 2029, rafitra MIMO misy singa efatra mifototra amin'ny metasurface, izay misy ny fizarana antenne eo anelanelan'ny metasurface sy ny tany tsy misy elanelan'ny rivotra, izay manatsara ny fahombiazan'ny MIMO. Na izany aza, ity endrika ity dia manana habe lehibe kokoa, ambany kokoa ny fampandehanana matetika ary sarotra rafitra. Ny bandgap electromagnetic (EBG) sy ny loop dia tafiditra ao amin'ny antena MIMO 2-port wideband mba hanatsarana ny fitokanana ny singa MIMO30. Ny antena namboarina dia manana fahaiza-manao samihafa MIMO tsara ary mitoka-monina tsara eo amin'ny antenne MIMO roa, saingy amin'ny fampiasana singa roa MIMO dia ho ambany ny tombony. Ankoatr'izay, ny in31 dia nanolotra antenne MIMO roa-port (UWB) ultra-wideband (UWB) ary nanadihady ny fahombiazan'ny MIMO tamin'ny fampiasana metamaterial. Na dia mahavita miasa UWB aza ity antenne ity dia ambany ny tombony azony ary ratsy ny fitokana-monina eo amin'ireo antena roa. Ny asa in32 dia manolotra rafitra MIMO 2-seranan-tsambo izay mampiasa taratra electromagnetic bandgap (EBG) hampitombo ny tombony. Na dia manana tombony be aza ny antenne efa novolavolaina sy ny fahombiazan'ny fahasamihafana MIMO, ny habeny lehibe dia manasarotra ny fampiharana amin'ny fitaovana fifandraisana amin'ny taranaka manaraka. Antenne broadband mifototra amin'ny reflector iray hafa dia novolavolaina tao amin'ny 33, izay nampidirina tao ambanin'ny antenne ny reflector miaraka amin'ny elanelana 22 mm lehibe kokoa, mampiseho ny tombony ambony indrindra amin'ny 4.87 dB. Ny Paper 34 dia mamolavola antenne MIMO misy seranana efatra ho an'ny fampiharana mmWave, izay ampidirina amin'ny sosona MS hanatsarana ny fitokana-monina sy ny fahazoana ny rafitra MIMO. Na izany aza, ity antenne ity dia manome tombony sy fitokana-monina tsara, saingy manana bandwidth voafetra sy fananana mekanika ratsy noho ny elanelan'ny rivotra lehibe. Toy izany koa, tamin'ny taona 2015, antenne MIMO miendrika metasurface miendrika miendrika metasurface miendrika 4-port misy mpivady roa dia novolavolaina ho an'ny fifandraisana mmWave izay manana tombony ambony indrindra amin'ny 7.4 dBi. B36 MS dia ampiasaina amin'ny lamosin'ny antenne 5G mba hampitomboana ny fahazoana antenne, izay misy ny metasurface miasa ho toy ny reflector. Na izany aza, ny firafitry ny MS dia asymmetrika ary tsy dia nodinihina loatra ny firafitry ny sela.
Araka ny valin'ny famakafakana etsy ambony, tsy misy amin'ireo antena ireo manana tombony ambony, mitoka-monina tsara, fampisehoana MIMO ary fandrakofana midadasika. Noho izany, mbola ilaina ny antenne MIMO metasurface izay afaka mandrakotra ny fatran'ny spectrum 5G midadasika eo ambanin'ny 6 GHz miaraka amin'ny tombony sy fitokana-monina. Raha jerena ny fetran'ny literatiora voalaza etsy ambony, dia atolotra ho an'ny rafitra fifandraisana an-tariby tsy misy tariby sub-6 GHz ny rafitra antenne MIMO misy singa efatra manana tombony ambony sy fampisehoana isan-karazany. Ho fanampin'izany, ny antenna MIMO natolotra dia mampiseho fitokana-monina tsara eo amin'ny singa MIMO, elanelana kely amin'ny singa, ary ny fahombiazan'ny taratra avo. Ny patch antenne dia tapaka amin'ny diagonaly ary apetraka eo an-tampon'ny metasurface miaraka amin'ny elanelan'ny rivotra 12mm, izay maneho taratra miverina avy amin'ny antenne ary manatsara ny fahazoana antenna sy ny fitarihana. Ho fanampin'izany, ny antenna tokana natolotra dia ampiasaina hamoronana antenne MIMO misy singa efatra miaraka amin'ny fahombiazan'ny MIMO ambony amin'ny alàlan'ny fametrahana ny antenne tsirairay amin'ny fomba orthogonal. Ny antenne MIMO novolavolaina dia nampidirina teo an-tampon'ny 10 × 10 MS array miaraka amin'ny fiaramanidina varahina mba hanatsarana ny fahombiazan'ny famoahana. Ny famolavolana dia manasongadina ny fampandehanana midadasika (3.08-7.75 GHz), ny tombony ambony amin'ny 8.3 dBi ary ny fahombiazan'ny ankapobeny amin'ny ankapobeny amin'ny 82%, ary koa ny fitokana-monina tsara indrindra amin'ny −15.5 dB eo anelanelan'ny singa antenne MIMO. Ny antenne MIMO miorina amin'ny MS dia novolavolaina tamin'ny alàlan'ny fonosana rindrambaiko elektromagnetika 3D CST Studio 2019 ary nohamarinina tamin'ny alàlan'ny fandalinana andrana.
Ity fizarana ity dia manome fampahafantarana amin'ny antsipiriany momba ny maritrano natolotra sy ny fomba famolavolana antenne tokana. Ho fanampin'izany, ny vokatra simulated sy voamarika dia resahina amin'ny antsipiriany, ao anatin'izany ny masontsivana fanaparitahana, ny tombony, ary ny fahombiazan'ny ankapobeny miaraka amin'ny metasurfaces sy tsy misy. Ny antenne prototype dia novolavolaina tamina substrate dielectric fatiantoka ambany Rogers 5880 miaraka amin'ny hatevin'ny 1.575mm miaraka amin'ny dielectric constant 2.2. Mba hamolavolana sy hamolavolana ny famolavolana dia nampiasaina ny fonosana simulator elektromagnetika CST studio 2019.
Ny sary 2 dia mampiseho ny maritrano natolotra sy modely famolavolana ny antenne singa tokana. Araka ny equations matematika efa miorina tsara 37, ny antenne dia misy tsipika mipetaka eo amin'ny kianjan'ny tsipika sy fiaramanidina varahina (araka ny voalaza ao amin'ny dingana 1) ary mikoriana miaraka amin'ny bandwidth tery amin'ny 10.8 GHz, araka ny aseho amin'ny sary 3b. Ny habe voalohany amin'ny radiatera antena dia faritana amin'ny fifandraisana matematika manaraka37:
Raha ny \(P_{L}\) sy \(P_{w}\) dia ny lavany sy ny sakan'ny patch, c dia maneho ny hafainganam-pandehan'ny hazavana, \(\gamma_{r}\) dia ny tsy miova dielectric amin'ny substrate. . , \(\gamma_{reff }\) dia maneho ny sanda dielectric mahomby amin'ny toerana taratra, \(\Delta L\) dia maneho ny fiovan'ny halavan'ny toerana. Ny antenne backplane dia nohatsaraina tamin'ny dingana faharoa, nampitombo ny bandwidth impedance na dia teo aza ny bandwidth impedance ambany indrindra amin'ny 10 dB. Amin'ny dingana fahatelo, afindra miankavanana ny toeran'ny feeder, izay manatsara ny bandwidth impedance sy ny fampifanarahana impedance amin'ny antenne natolotra38. Amin'ity dingana ity, ny antenne dia mampiseho ny bandwidth miasa tsara amin'ny 4 GHz ary mandrakotra ny spectrum ambanin'ny 6 GHz amin'ny 5G. Ny dingana fahefatra sy farany dia misy fandrakofana efamira eo amin'ny zorony mifanohitra amin'ny toerana taratra. Ity slot ity dia manitatra be ny bandwidth 4.56 GHz mba handrakotra ny spectrum sub-6 GHz 5G manomboka amin'ny 3.11 GHz ka hatramin'ny 7.67 GHz, araka ny aseho amin'ny sary 3b. Ny fomba fijery eo anoloana sy ambany amin'ny endrika natolotra dia aseho amin'ny sary 3a, ary ny mari-pamantarana famolavolana ilaina farany indrindra dia toy izao manaraka izao: 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) Ny fijery ambony sy aoriana amin'ny antena tokana natao (CST STUDIO SUITE 2019). (b) S-parameter curve.
Metasurface dia teny iray ilazana ny filaharana isan-karazany amin'ny sela misy eo amin'ny elanelana iray. Ny metasurfaces dia fomba mahomby hanatsarana ny fahombiazan'ny taratra antenne, ao anatin'izany ny bandwidth, ny tombony ary ny fitokanana eo amin'ny singa MIMO. Noho ny fitaoman'ny fiparitahan'ny onjam-peo, ny metasurfaces dia miteraka resonance fanampiny izay manampy amin'ny fanatsarana ny fampisehoana antena39. Ity asa ity dia manolotra vondrona metamaterial (MM) epsilon-negatif miasa ao amin'ny tarika 5G eo ambanin'ny 6 GHz. Ny MM misy velaran-tany 8mm × 8mm dia novolavolaina tamin'ny substrate Rogers 5880 fatiantoka ambany miaraka amin'ny dielectric constant 2.2 ary ny hatevin'ny 1.575mm. Ny patch resonator MM optimized dia misy peratra fisarahana boribory anatiny mifandray amin'ny peratra fisarahana ivelany roa novaina, araka ny aseho amin'ny sary 4a. Ny sary 4a dia mamintina ny masontsivana farany nohatsaraina amin'ny fametrahana MM natolotra. Avy eo, ny 40 × 40 mm sy 80 × 80 mm metasurface sosona dia novolavolaina tsy misy backplane varahina ary miaraka amin'ny backplane varahina mampiasa 5 × 5 sy 10 × 10 cell arrays, tsirairay avy. Ny rafitra MM natolotra dia novolavolaina tamin'ny alàlan'ny rindrambaiko modeling elektromagnetika 3D "CST studio suite 2019". Ny prototype noforonina amin'ny firafitry ny MM array sy ny fandrefesana (fanadihadiana tambajotra roa-port PNA sy ny seranan-tsambo waveguide) dia aseho amin'ny sary 4b mba hanamarinana ny valin'ny simulation CST amin'ny famakafakana ny valiny marina. Ny fametrahana fandrefesana dia nampiasa mpanadihady tambajotra Agilent PNA miaraka amin'ny adaptatera coaxial waveguide roa (A-INFOMW, laharan'ny ampahany: 187WCAS) handefasana sy handraisana famantarana. Nisy prototype 5 × 5 array napetraka teo anelanelan'ny adaptatera coaxial waveguide roa mifandray amin'ny tariby coaxial amin'ny mpandinika tambajotra misy seranana roa (Agilent PNA N5227A). Ny kitapo fandrefesana Agilent N4694-60001 dia ampiasaina hanodinana ny mpanadihady tambajotra amin'ny orinasa mpanamory. Ny simulated sy ny CST dia nandinika ny masontsivana miparitaka amin'ny prototype MM array dia aseho amin'ny sary 5a. Hita fa ny rafitra MM natolotra dia nanakoako tao amin'ny 5G matetika eo ambanin'ny 6 GHz. Na dia eo aza ny fahasamihafana kely amin'ny bandwidth amin'ny 10 dB, ny valim-panadinana sy ny fanandramana dia tena mitovy. Ny fatran'ny resonant, ny bandwidth ary ny amplitude amin'ny resonance hita dia tsy mitovy amin'ny simulate, araka ny aseho amin'ny sary 5a. Ireo fahasamihafan'ny vokatra voamarika sy novolavolaina ireo dia noho ny tsy fahalavorariana amin'ny famokarana, ny fivoahana kely eo amin'ny prototype sy ny seranan-tsambon'ny onjam-peo, ny fiantraikan'ny fampifangaroana eo amin'ny seranan-tsambon'ny onjam-peo sy ny singa andry, ary ny fandeferana fandrefesana. Fanampin'izany, ny fametrahana araka ny tokony ho izy ny prototype novolavolaina eo anelanelan'ny seranan-tsambon'ny onjam-peo amin'ny fanamboarana andrana dia mety hiteraka fiovan'ny resonance. Fanampin'izany, tabataba tsy niriana dia voamarika nandritra ny dingan'ny calibration, izay nitarika ny tsy fitovian-kevitra teo amin'ny valin'ny isa sy ny refesina. Na izany aza, ankoatra ireo fahasahiranana ireo, ny prototype MM array natolotra dia mandeha tsara noho ny fifamatorana matanjaka eo amin'ny simulation sy ny fanandramana, ka mety tsara amin'ny fampiharana fifandraisana tsy misy tariby sub-6 GHz 5G.
(a) Geometrie cellule unit (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) Sarin'ny fandrefesana MM.
(a) Simulation sy fanamarinana ny fiparitahan'ny mari-pamantarana amin'ny prototype metamaterial. (b) Curve tsy tapaka dielectric amin'ny sela iray MM.
Ny mari-pamantarana mahomby mifandraika toy ny tsy tapaka dielectric mahomby, ny permeability magnetika, ary ny mari-pamantarana refractive dia nodinihina tamin'ny fampiasana teknika fanodinana post-processing an'ny simulator elektromagnetika CST mba handinihana bebe kokoa ny fihetsiky ny sela MM. Ny mari-pamantarana MM mahomby dia azo avy amin'ny mari-pamantarana miparitaka amin'ny fampiasana fomba fanamboarana matanjaka. Ireto manaraka ireto ny fampitaovana fampitaovana sy fisaintsainana: (3) sy (4) dia azo ampiasaina hamaritana ny mari-pamantarana refractive sy impedance (jereo ny 40).
Ny ampahany tena izy sy an-tsaina amin'ny opérateur dia asehon'ny (.)' sy (.)” tsirairay avy, ary ny sanda integer m mifanandrify amin'ny tondro refractive tena izy. Ny dielectric constant sy ny permeability dia voafaritra amin'ny formulas \(\varepsilon {} = {}n/z,\) sy \(\mu = nz\), izay mifototra amin'ny impedance sy ny refractive index, tsirairay avy. Ny curve tsy tapaka dielectric mahomby amin'ny rafitra MM dia aseho amin'ny sary 5b. Amin'ny fatran'ny resonant, ny tsy miova dielectric mahomby dia ratsy. Ny sary 6a,b dia mampiseho ny soatoavina azo avy amin'ny permeability mahomby (μ) sy ny mari-pamantarana refractive mahomby (n) amin'ny sela vondrona natolotra. Marihina fa ny permeabilities nalaina dia mampiseho sanda tena tsara manakaiky ny aotra, izay manamafy ny fananana epsilon-negative (ENG) amin'ny rafitra MM natolotra. Ankoatra izany, araka ny aseho amin'ny sary 6a, ny resonance amin'ny permeability manakaiky ny aotra dia mifandray mafy amin'ny matetika resonant. Ny selan'ny tarika novolavolaina dia manana mari-pamantarana miiba (sary 6b), izay midika fa ny MM natolotra dia azo ampiasaina hanatsarana ny fampisehoana antena21,41.
Ny prototype novolavolain'ny antenne broadband tokana dia noforonina mba hizaha toetra ny famolavolana natolotra. Ny sary 7a,b dia mampiseho ny sarin'ny antenne tokana prototype, ny ampahany amin'ny rafitra ary ny fametrahana fandrefesana akaiky (SATIMO). Mba hanatsarana ny fahombiazan'ny antenne, ny metasurface novolavolaina dia apetraka amin'ny sosona eo ambanin'ny antenne, araka ny aseho amin'ny sary 8a, miaraka amin'ny haavony h. Ny metasurface roa sosona 40mm x 40mm tokana dia napetraka teo amin'ny vodin'ny antenne tokana amin'ny elanelana 12mm. Ankoatra izany, ny metasurface misy backplane dia apetraka eo amin'ny lafiny aoriana amin'ny antenne tokana amin'ny halavirana 12 mm. Aorian'ny fampiharana ny metasurface, ny antenne tokana dia mampiseho fanatsarana lehibe eo amin'ny fampisehoana, araka ny aseho amin'ny sary 1 sy 2. Ny sary 8 sy 9. Ny sary 8b dia mampiseho ny sarin'ny tara-pahazavana sy refesina ho an'ny antenne tokana tsy misy sy miaraka amin'ny metasurfaces. Tsara ny manamarika fa ny tarika fandrakofana amin'ny antenne iray misy metasurface dia mitovy amin'ny tarika fandrakofana amin'ny antenne tsy misy metasurface. Ny sary 9a,b dia mampiseho fampitahana ny fahazoana antenna tokana natao simulate sy voamarika ary ny fahombiazan'ny ankapobeny tsy misy sy miaraka amin'ny MS amin'ny spektrum miasa. Hita fa, raha ampitahaina amin'ny antenne tsy metasurface, dia mihatsara be ny fahazoana ny antenne metasurface, mitombo avy amin'ny 5.15 dBi ka hatramin'ny 8 dBi. Ny tombony amin'ny metasurface tokana sosona, metasurface roa sosona ary antenne tokana miaraka amin'ny metasurface backplane dia nitombo 6 dBi, 6.9 dBi ary 8 dBi. Raha ampitahaina amin'ny metasurfaces hafa (MCs tokana sy sosona roa), ny tombony amin'ny antenne metasurface tokana miaraka amin'ny backplane varahina dia mahatratra 8 dBi. Amin'ity tranga ity, ny metasurface dia miasa toy ny taratra, mampihena ny taratra lamosin'ny antenne ary manodinkodina ny onjam-peo elektromagnetika amin'ny dingana, ka mampitombo ny fahombiazan'ny taratra antenne ary noho izany ny tombony. Ny fandinihana ny fahombiazan'ny antena tokana tsy misy sy miaraka amin'ny metasurfaces dia aseho amin'ny sary 9b. Tsara ny manamarika fa ny fahombiazan'ny antenne misy sy tsy misy metasurface dia saika mitovy. Ao amin'ny faritra ambany matetika dia mihena kely ny fahombiazan'ny antenne. Mifanaraka tsara ny curves andrana sy simulated gain ary efficiency. Na izany aza, misy fahasamihafana kely eo amin'ny vokatra simulated sy nosedraina noho ny lesoka amin'ny famokarana, ny fandeferana fandrefesana, ny fahaverezan'ny seranan-tsambo SMA, ary ny fahaverezan'ny tariby. Ankoatr'izay, ny antenne sy ny reflector MS dia eo anelanelan'ny spacers nylon, izay olana iray hafa izay misy fiantraikany amin'ny vokatra voamarika raha oharina amin'ny valin'ny simulation.
Ny sary (a) dia mampiseho ny antenne tokana vita sy ireo singa mifandraika amin'izany. b) Fametrahana fandrefesana an-tsaha akaiky (SATIMO).
(a) Fihetseham-po amin'ny Antenna mampiasa reflector metasurface (CST STUDIO SUITE 2019). (b) Taratra an-tsary sy andrana amin'ny antenne tokana tsy misy sy miaraka amin'ny MS.
Ny vokatry ny simulation sy ny fandrefesana ny (a) ny tombony azo ary (b) ny fahombiazan'ny ankapobeny amin'ny antenne effet metasurface natolotra.
Famakafakana lamina beam mampiasa MS. Ny fandrefesana antenne tokana akaikin'ny saha dia natao tao amin'ny SATIMO Near-Field Experimental Environment ao amin'ny UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory. Ny sary 10a, b dia mampiseho ny modelin'ny taratra E-fiaramanidina sy H-fiaramanidina voamarika amin'ny 5.5 GHz ho an'ny antenne tokana natolotra miaraka amin'ny MS tsy misy MS. Ny antenna tokana novolavolaina (tsy misy MS) dia manome lamina taratra roa tondro miaraka amin'ny sandan'ny lobe sisiny. Rehefa avy nampihatra ny MS reflector, ny antenne dia manome lamina taratra tokana ary mampihena ny haavon'ny lamosina aoriana, araka ny aseho amin'ny sary 10a, b. Tsara ny manamarika fa ny lamina taratra antenne tokana natolotra dia miorina kokoa sy tsy misy tari-dalana miaraka amin'ny lamosina ambany sy ny sisiny rehefa mampiasa metasurface misy fiaramanidina varahina. Ny reflector MM array natolotra dia mampihena ny lamosina lamosina sy ny sisiny amin'ny antenne ary manatsara ny fahombiazan'ny taratra amin'ny fitarihana ny ankehitriny amin'ny lalana tokana (sary 10a, b), ka mampitombo ny tombony sy ny fitarihana. Tsikaritra fa ny lamina taratra andrana dia saika mitovy amin'ny an'ny simulation CST, saingy niova kely noho ny tsy fitovian'ny singa samihafa tafavory, ny fandeferana fandrefesana ary ny fahaverezan'ny tariby. Fanampin'izany, nisy spacer nylon nampidirina teo anelanelan'ny antenne sy ny reflector MS, izay olana hafa misy fiantraikany amin'ny vokatra voamarika raha oharina amin'ny valin'ny isa.
Ny lamin'ny taratra amin'ny antenne tokana novolavolaina (tsy misy MS sy MS) amin'ny fatran'ny 5.5 GHz dia nosedraina sy nosedraina.
Ny geometrika antenna MIMO natolotra dia aseho amin'ny sary 11 ary misy antena tokana efatra. Ny singa efatra amin'ny antenne MIMO dia nalamina amin'ny fomba orthogonal amin'ny lafiny iray amin'ny refy 80 × 80 × 1.575 mm, araka ny aseho amin'ny sary 11. Ny antenne MIMO namboarina dia manana elanelana inter-element 22 mm, izay kely kokoa noho ny akaiky akaiky akaiky inter-singa elanelan'ny Antenna. Nivoatra ny antena MIMO. Ankoatra izany, ny ampahany amin'ny fiaramanidina an-tanety dia mitovy amin'ny antenne tokana. Ny soatoavin'ny taratry ny antenne MIMO (S11, S22, S33, ary S44) aseho amin'ny sary 12a dia mampiseho fihetsika mitovy amin'ny antenne singa tokana mikoriana ao amin'ny tarika 3.2-7.6 GHz. Noho izany, ny bandwidth impedance an'ny antenne MIMO dia mitovy tanteraka amin'ny an'ny antena tokana. Ny fiantraikan'ny fifamatorana eo amin'ny singa MIMO no antony lehibe amin'ny fatiantoka kely amin'ny antenne MIMO. Ny sary 12b dia mampiseho ny fiantraikan'ny fifandraisana amin'ny singa MIMO, izay nahitana ny fitokana-monina tsara indrindra eo amin'ny singa MIMO. Ny fitokanana eo amin'ny antenne 1 sy 2 no ambany indrindra eo amin'ny -13,6 dB eo ho eo, ary ny fitokanana eo amin'ny antenne 1 sy 4 no avo indrindra eo amin'ny -30,4 dB. Noho ny habeny kely sy ny bandwidth midadasika kokoa, ity antenne MIMO ity dia manana tombony ambany kokoa sy ambany kokoa. Ny insulation dia ambany, noho izany dia ilaina ny fanamafisana bebe kokoa sy ny insulation;
Mekanisma fandrafetana ny antena MIMO (a) fijery ambony sy (b) fiaramanidina ambanin'ny tany. (CST Studio Suite 2019).
Ny fandaharana geometrika sy ny fomba fientanentanana amin'ny antenne metasurface MIMO dia aseho amin'ny sary 13a. Ny matrix 10x10mm misy refy 80x80x1.575mm dia natao ho an'ny lamosin'ny antenne MIMO 12mm avo, araka ny aseho amin'ny sary 13a. Fanampin'izany, ny metasurfaces misy fiaramanidina varahina dia natao hampiasaina amin'ny antenne MIMO hanatsarana ny fahombiazany. Ny elanelana misy eo amin'ny metasurface sy ny antenne MIMO dia tena zava-dehibe mba hahazoana tombony ambony nefa mamela ny fanelingelenana manorina eo amin'ny onjam-peo vokarin'ny antenne sy ireo hita taratra amin'ny metasurface. Ny maodely be dia be natao mba hanatsarana ny haavon'ny antenna sy ny metasurface raha mitazona ny fenitry ny onjam-peo ho an'ny tombony ambony indrindra sy ny fitokanana eo amin'ny singa MIMO. Ny fanatsarana manan-danja amin'ny fampisehoana antenne MIMO azo amin'ny fampiasana metasurfaces miaraka amin'ny backplanes raha oharina amin'ny metasurfaces tsy misy backplanes dia haseho amin'ny toko manaraka.
(a) CST simulation setup an'ny antenne MIMO tolo-kevitra mampiasa MS (CST STUDIO SUITE 2019), (b) curve reflectance ny rafitra MIMO novolavolaina tsy misy MS sy MS.
Ny taratry ny antenne MIMO misy sy tsy misy metasurfaces dia aseho ao amin'ny Figure 13b, izay asehon'ny S11 sy S44 noho ny fihetsika mitovy amin'ny antenne rehetra ao amin'ny rafitra MIMO. Tsara ny manamarika fa ny bandwidth impedance -10 dB amin'ny antenne MIMO tsy misy ary miaraka amin'ny metasurface tokana dia saika mitovy. Mifanohitra amin'izany kosa, ny bandwidth impedance an'ny antenne MIMO natolotra dia nohatsaraina tamin'ny MS roa sosona sy MS backplane. Tsara ny manamarika fa raha tsy misy MS, ny antenne MIMO dia manome bandwidth fractional 81.5% (3.2-7.6 GHz) raha oharina amin'ny matetika afovoany. Ny fampidirana ny MS amin'ny backplane dia mampitombo ny bandwidth impedance an'ny antenne MIMO natolotra ho 86.3% (3.08–7.75 GHz). Na dia mitombo aza ny MS roa sosona, ny fanatsarana dia kely noho ny an'ny MS miaraka amin'ny fiaramanidina varahina. Ambonin'izany, ny MC misy sosona roa dia mampitombo ny haben'ny antenne, mampitombo ny vidiny ary mametra ny elanelany. Ny antenna MIMO sy ny reflektera metasurface dia noforonina ary voamarina mba hanamarinana ny valin'ny simulation sy hanombanana ny tena zava-bita. Ny sary 14a dia mampiseho ny sosona MS noforonina sy ny antenne MIMO miaraka amin'ireo singa samihafa mivory, raha ny sary 14b kosa dia mampiseho ny sarin'ny rafitra MIMO novolavolaina. Ny antenne MIMO dia apetraka eo an-tampon'ny metasurface amin'ny fampiasana spacer nylon efatra, araka ny aseho amin'ny sary 14b. Ny sary 15a dia mampiseho ny sarin'ny fananganana andrana akaiky an'ny rafitra antena MIMO novolavolaina. Ny mpandinika tambajotra PNA (Agilent Technologies PNA N5227A) dia nampiasaina hanombantombanana ny mari-pamantarana miparitaka ary hanombantombana sy hamaritana ny toetran'ny fivoahana akaiky any amin'ny UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory.
(a) Sarin'ny SATIMO fandrefesana eo akaikin'ny saha (b) Ny curve simulated sy andrana amin'ny antenne S11 MIMO misy sy tsy misy MS.
Ity fizarana ity dia manolotra fandalinana fampitahana momba ny santionany S-marika sy voamariky ny antenne 5G MIMO natolotra. Ny sary 15b dia mampiseho ny teti-pandrefesana andrana amin'ny antenne MIMO MS 4-singa mitambatra ary mampitaha izany amin'ny valin'ny simulation CST. Ny taratra andrana dia hita fa mitovy amin'ny kajy CST, saingy somary hafa noho ny lesoka amin'ny famokarana sy ny fandeferana andrana. Ho fanampin'izay, ny taratra voamariky ny prototype MIMO miorina amin'ny MS dia mandrakotra ny spectrum 5G eo ambanin'ny 6 GHz miaraka amin'ny bandwidth impedance 4.8 GHz, izay midika fa azo atao ny fampiharana 5G. Na izany aza, ny fandrefesana matetika resonant, bandwidth ary amplitude dia tsy mitovy amin'ny valin'ny simulation CST. Ny lesoka amin'ny famokarana, ny fahavoazan'ny coax-to-SMA, ary ny fandrefesana ivelan'ny trano dia mety hiteraka tsy fitoviana eo amin'ny vokatra voarefy sy natao simulate. Na izany aza, na eo aza ireo lesoka ireo, ny MIMO natolotra dia mandeha tsara, manome fifanarahana matanjaka eo amin'ny simulation sy ny fandrefesana, ka mahatonga azy io ho mety tsara amin'ny fampiharana tsy misy tariby sub-6 GHz 5G.
Ny fiompiana antenna MIMO simulated sy voamarika dia aseho amin'ny sary 2 sy 2. Araka ny aseho amin'ny sary 16a,b sy 17a,b, dia aseho ny fifampikasohana amin'ny singa MIMO. Rehefa ampiharina amin'ny antenne MIMO ny metasurfaces, dia mihatsara be ny fitokana-monina eo amin'ny antenne MIMO. Ny tetika mitoka-monina eo anelanelan'ny singa antenne mifanakaiky S12, S14, S23 ary S34 dia mampiseho fiolahana mitovitovy, raha toa kosa ny antenne diagonal MIMO S13 sy S42 dia mampiseho fitokana-monina avo kokoa noho ny halaviran'izy ireo. Ny toetran'ny fifindran'ny simulate amin'ny antenne mifanakaiky dia aseho amin'ny sary 16a. Tsara ny manamarika fa ao amin'ny spectrum miasa 5G eo ambanin'ny 6 GHz, ny fitokanana kely indrindra amin'ny antenne MIMO tsy misy metasurface dia -13.6 dB, ary ho an'ny metasurface misy backplane - 15.5 dB. Ny tetika tombony (sary 16a) dia mampiseho fa ny metasurface backplane dia manatsara ny fitokana-monina eo amin'ny singa antenne MIMO raha oharina amin'ny metasurfaces tokana sy roa sosona. Amin'ny singa antenne mifanakaiky, ny metasurfaces tokana sy roa sosona dia manome fitokana-monina kely indrindra eo amin'ny -13.68 dB sy -14.78 dB, ary ny metasurface varahina backplane dia manome manodidina -15.5 dB.
Ny curve mitoka-monina an-tsarimihetsika amin'ny singa MIMO tsy misy sosona MS ary misy sosona MS: (a) S12, S14, S34 ary S32 ary (b) S13 sy S24.
Ny curve tombotsoa andrana amin'ny antenne MIMO miorina amin'ny MS tsy misy sy miaraka amin'ny: (a) S12, S14, S34 ary S32 ary (b) S13 sy S24.
Ny antenna diagonal MIMO alohan'ny sy aorian'ny fampidirana ny sosona MS dia aseho amin'ny sary 16b. Tsara ny manamarika fa ny fitokana-monina ambany indrindra eo amin'ny antenne diagonal tsy misy metasurface (antenna 1 sy 3) dia - 15.6 dB manerana ny spektrum miasa, ary ny metasurface misy backplane dia - 18 dB. Ny fomba fiasa metasurface dia mampihena be ny fiantraikan'ny fifamatorana eo amin'ny antenne MIMO diagonal. Ny insulation ambony indrindra ho an'ny metasurface tokana sosona dia -37 dB, raha ny metasurface misy sosona roa kosa dia midina ho -47 dB. Ny fitokanana ambony indrindra amin'ny metasurface miaraka amin'ny fiaramanidina varahina dia −36.2 dB, izay mihena amin'ny fitomboan'ny isan-karazany matetika. Raha ampitahaina amin'ny metasurfaces tokana sy roa sosona tsy misy backplane, ny metasurfaces miaraka amin'ny backplane dia manome fitokana-monina ambony manerana ny isan-jaton'ny fampandehanana rehetra ilaina, indrindra amin'ny 5G eo ambanin'ny 6 GHz, araka ny aseho amin'ny sary 16a, b. Ao amin'ny tarika 5G malaza sy be mpampiasa eo ambanin'ny 6 GHz (3.5 GHz), ny metasurfaces tokana sy roa sosona dia manana fitokana-monina ambany kokoa eo amin'ny singa MIMO noho ny metasurfaces misy fiaramanidina varahina (saika tsy misy MS) (jereo ny sary 16a), b). Ny fandrefesana tombony dia aseho amin'ny sary 17a, b, mampiseho ny fitokanana ny antenne mifanakaiky (S12, S14, S34 ary S32) ary ny antenne diagonal (S24 sy S13). Araka ny hita amin'ireo tarehimarika ireo (sary 17a, b), ny fitokanana andrana eo amin'ny singa MIMO dia mifanaraka tsara amin'ny fitokana-monina. Na dia misy fahasamihafana kely eo amin'ny soatoavina CST simulated sy refesina noho ny lesoka amin'ny famokarana, ny fifandraisana amin'ny seranan-tsambo SMA ary ny fahaverezan'ny tariby. Ankoatr'izay, ny antenne sy ny reflector MS dia eo anelanelan'ny spacers nylon, izay olana iray hafa izay misy fiantraikany amin'ny vokatra voamarika raha oharina amin'ny valin'ny simulation.
dia nianatra ny fizarana ankehitriny amin'ny 5.5 GHz mba hanamarinana ny anjara asan'ny metasurfaces amin'ny fampihenana ny fifamatorana amin'ny alàlan'ny famoretana ny onjam-peo42. Ny fizarana amin'izao fotoana izao amin'ny antenne MIMO natolotra dia aseho amin'ny sary 18, izay ny antenne 1 dia entina ary ny ambiny amin'ny antenne dia tapitra miaraka amin'ny entana 50 ohm. Rehefa mihetsiketsika ny antenne 1, dia hiseho eo amin'ny antenne mifanakaiky amin'ny 5.5 GHz ny riandrano mifamatotra lehibe raha tsy misy metasurface, araka ny aseho amin'ny sary 18a. Mifanohitra amin'izany, amin'ny alàlan'ny fampiasana metasurfaces, araka ny aseho amin'ny sary 18b-d, dia hatsaraina ny fitokana-monina eo amin'ny antena mifanakaiky. Tsara homarihina fa ny vokatry ny fifamatorana eo amin'ny saha mifanila dia azo ahena amin'ny alàlan'ny fampielezana ny coupling amin'izao fotoana izao amin'ny peratra mifanila amin'ny selan'ny vondrona sy ny sela MS mifanakaiky eo amin'ny sosona MS amin'ny lalana antiparallel. Ny fampidirana ankehitriny avy amin'ny antenne zaraina amin'ny singa MS dia fomba lehibe hanatsarana ny fitokana-monina eo amin'ny singa MIMO. Vokatr'izany dia nihena be ny fifandraisana misy eo amin'ny singa MIMO, ary nihatsara be ihany koa ny fitokana-monina. Satria ny sehatry ny coupling dia miparitaka be amin'ny singa, ny metasurface varahina backplane dia mitoka-monina ny fivoriambe antenne MIMO mihoatra noho ny metasurfaces tokana sy roa sosona (sary 18d). Ankoatr'izay, ny antenne MIMO mandroso dia manana backpropagation ambany sy fampielezam-peo, mamokatra lamina taratra tokana, ka mampitombo ny tombony amin'ny antenne MIMO natolotra.
Ny lamina amin'izao fotoana izao amin'ny antena MIMO natolotra amin'ny 5.5 GHz (a) tsy misy MC, (b) MC tokana sosona, (c) MC roa sosona, ary (d) MC tokana sosona miaraka amin'ny fiaramanidina varahina. (CST Studio Suite 2019).
Ao anatin'ny fatran'ny fampandehanana, ny sary 19a dia mampiseho ny tombony azo avy amin'ny antenne MIMO natao tsy misy sy miaraka amin'ny metasurfaces. Ny tombony azo avy amin'ny antenne MIMO tsy misy metasurface dia 5.4 dBi, araka ny aseho amin'ny sary 19a. Noho ny fiantraikan'ny fifamatorana eo amin'ny singa MIMO, ny antenne MIMO natolotra dia mahatratra 0.25 dBi ambony kokoa noho ny antena tokana. Ny fanampiana metasurfaces dia afaka manome tombony lehibe sy mitoka-monina eo amin'ny singa MIMO. Noho izany, ny antenne metasurface MIMO natolotra dia afaka mahazo tombony avo lenta hatramin'ny 8.3 dBi. Araka ny asehon'ny sary 19a, rehefa misy metasurface tokana ampiasaina ao ambadiky ny antenne MIMO, dia mitombo 1.4 dBi ny tombony. Rehefa avo roa heny ny metasurface dia mitombo 2.1 dBi ny tombony, araka ny aseho amin'ny sary 19a. Na izany aza, ny tombony ambony indrindra andrasana amin'ny 8.3 dBi dia tratra rehefa mampiasa ny metasurface miaraka amin'ny fiaramanidina varahina. Marihina fa ny tombony azo indrindra ho an'ny metasurfaces tokana sy sosona roa sosona dia 6.8 dBi sy 7.5 dBi, ary 8.3 dBi ny tombony azo indrindra ho an'ny metasurface ambany sosona. Ny sosona metasurface eo amin'ny ilany aoriana amin'ny antenne dia miasa toy ny taratra, taratry ny taratra avy any ambadiky ny antenne ary manatsara ny tahan'ny front-to-back (F/B) an'ny antena MIMO natao. Ho fanampin'izany, ny reflector MS avo lenta dia manodinkodina ny onjam-peo elektromagnetika amin'ny dingana, ka mamorona resonance fanampiny ary manatsara ny fahombiazan'ny taratra amin'ny antena MIMO. Ny reflector MS napetraka ao ambadiky ny antenne MIMO dia afaka mampitombo be ny tombony azo, izay nohamafisin'ny valin'ny fanandramana. Ny tombony voamarika sy nalaina avy amin'ny antenne MIMO prototype efa novolavolaina dia saika mitovy, na izany aza, amin'ny fatra sasany dia ambony noho ny tombony azo avy amin'ny simulate ny tombony azo refesina, indrindra ho an'ny MIMO tsy misy MS; Ireo fiovaovana amin'ny tombony andrana ireo dia noho ny fandeferana ny fandrefesana ny pad nylon, ny fahaverezan'ny tariby, ary ny fifandraisana amin'ny rafitra antena. Ny tombony azo refesina amin'ny antenne MIMO tsy misy metasurface dia 5.8 dBi, raha ny metasurface misy backplane varahina kosa dia 8.5 dBi. Tsara ny manamarika fa ny rafitra antenna MIMO 4-port feno miaraka amin'ny reflector MS dia mampiseho tombony ambony amin'ny fepetra andrana sy isa.
Ny simulation sy ny valin'ny fanandramana amin'ny (a) ny tombony azo ary (b) ny fampisehoana ankapoben'ny antenne MIMO natolotra miaraka amin'ny fiantraikany metasurface.
Ny sary 19b dia mampiseho ny fampisehoana ankapoben'ny rafitra MIMO natolotra tsy misy sy miaraka amin'ny taratra metasurface. Ao amin'ny sary 19b, ny fahombiazana ambany indrindra amin'ny fampiasana MS miaraka amin'ny backplane dia mihoatra ny 73% (hatramin'ny 84%). Ny fahombiazan'ny ankapobeny amin'ny antena MIMO tsy misy MC sy miaraka amin'ny MC dia saika mitovy amin'ny fahasamihafana kely raha oharina amin'ny soatoavina simulated. Ny anton'izany dia ny fandeferana amin'ny fandrefesana sy ny fampiasana spacer eo anelanelan'ny antenne sy ny reflector MS. Ny tombony azo refesina sy ny fahombiazan'ny ankapobeny amin'ny fatrany manontolo dia saika mitovy amin'ny valin'ny simulation, izay manondro fa ny fahombiazan'ny prototype MIMO natolotra dia araka ny efa nampoizina ary ny antenne MIMO miorina amin'ny MS dia mety amin'ny fifandraisana 5G. Noho ny hadisoana amin'ny fandalinana andrana dia misy ny tsy fitovian'ny vokatra ankapobeny amin'ny andrana laboratoara sy ny vokatry ny simulations. Ny fahombiazan'ny prototype natolotra dia misy fiantraikany amin'ny tsy fitovian'ny impedance eo amin'ny antenne sy ny connector SMA, ny fahaverezan'ny tariby coaxial splice, ny fiantraikany amin'ny famatsiana, ary ny akaiky ny fitaovana elektronika isan-karazany amin'ny fanamboarana andrana.
Ny sary 20 dia mamaritra ny fivoaran'ny famolavolana sy ny fanatsarana ny antenne voalaza amin'ny endrika kisary sakana. Ity diagrama sakana ity dia manome famaritana tsikelikely momba ny foto-kevitry ny famolavolana antenne MIMO, ary koa ny masontsivana izay manana anjara toerana lehibe amin'ny fanatsarana ny antenne mba hahatratrarana ny tombony ambony sy ny fitokana-monina avo lenta amin'ny fampandehanana midadasika.
Ny fandrefesana antena MIMO akaiky dia norefesina tao amin'ny SATIMO Near-Field Experimental Environment ao amin'ny UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory. Ny sary 21a,b dia mampiseho ny maodelin'ny taratra taratra E-fiaramanidina sy H-vidim-pamokarana an'ilay antena MIMO misy sy tsy misy MS amin'ny matetika miasa 5.5 GHz. Ao amin'ny 5.5 GHz matetika miasa, ny antenna tsy MS MIMO novolavolaina dia manome lamina taratra roa tonta miaraka amin'ny soatoavin'ny sisiny. Taorian'ny fampiharana ny MS reflector, ny antenne dia manome lamina taratra tokana ary mampihena ny haavon'ny lamosina aoriana, araka ny aseho amin'ny sary 21a, b. Tsara ny manamarika fa amin'ny fampiasana metasurface miaraka amin'ny backplane varahina, ny modely antenne MIMO natolotra dia marin-toerana kokoa sy tsy misy tari-dalana noho ny tsy misy MS, miaraka amin'ny lamosina ambany sy ambany. Mampihena ny lamosina lamosina sy ny sisiny amin'ny antenne ilay reflekteur MM array natolotra ary manatsara ny toetran'ny taratra amin'ny fitarihana ny zotra amin'ny lalana tokana (sary 21a, b), ka mampitombo ny tombony sy ny fitarihana. Ny lamina taratra voarefy dia azo ho an'ny seranan-tsambo 1 miaraka amin'ny enta-mavesatra 50 ohm mifandray amin'ireo seranana sisa. Tsikaritra fa saika nitovitovy tamin'ilay novolavolain'ny CST ny lamin'ny taratra andrana, na dia nisy aza ny fivilian-dàlana sasany noho ny tsy fitovian'ny singa, ny fisaintsainana avy amin'ny seranan-tsambo ary ny fahaverezan'ny tariby. Fanampin'izany, nisy spacer nylon nampidirina teo anelanelan'ny antenna sy ny reflektera MS, izay olana hafa misy fiantraikany amin'ny vokatra voamarika raha oharina amin'ny vokatra voavinavina.
Ny modelin'ny taratra amin'ny antenne MIMO novolavolaina (tsy misy MS sy MS) amin'ny fatran'ny 5.5 GHz dia nosedraina sy nosedraina.
Zava-dehibe ny manamarika fa tena ilaina ny fitokanana seranan-tsambo sy ny toetra mifandraika amin'izany rehefa manombana ny fahombiazan'ny rafitra MIMO. Ny fahombiazan'ny fahasamihafan'ny rafitra MIMO natolotra, anisan'izany ny coefficient correlation envelope (ECC) sy ny diversity gain (DG), dia nodinihina mba hampisehoana ny hamafin'ny rafitra antenne MIMO natao. Ny ECC sy DG an'ny antenna MIMO dia azo ampiasaina hanombanana ny fahombiazany satria izy ireo dia lafiny manan-danja amin'ny fampandehanana ny rafitra MIMO. Ny fizarana manaraka dia hanazava amin'ny antsipiriany ireo endri-javatra ireo amin'ny antenne MIMO natolotra.
Coefficient mifandraika amin'ny valopy (ECC). Rehefa mandinika ny rafitra MIMO rehetra, ny ECC dia mamaritra ny halehiben'ny fifandraisan'ireo singa fototra amin'ny toetrany manokana. Noho izany, ny ECC dia mampiseho ny haavon'ny fitokana-monina amin'ny tamba-jotra tsy misy tariby. Ny ECC (coefficient correlation envelope) an'ny rafitra MIMO novolavolaina dia azo faritana mifototra amin'ny S-parameter sy ny fivoahana lavitra. Avy amin'ny Eq. (7) sy (8) ny ECC an'ny antenne MIMO 31 natolotra dia azo faritana.
Ny coefficient fisaintsainana dia asehon'ny Sii ary ny Sij dia maneho ny coefficient fifindran'ny. Ny lamina taratra amin'ny lafiny telo amin'ny antenne j-th sy i-th dia omen'ny teny \(\vec{R}_{j} \left( {\theta ,\varphi} \right)\) sy \( \vec {{R_{ i } }} Zoro mivaingana asehon'ny \ havia ( {\theta ,\varphi } \ havanana)\) sy \({\Omega }\). Ny curve ECC amin'ny antenne natolotra dia aseho amin'ny sary 22a ary ny sandany dia latsaky ny 0,004, izay ambany lavitra ny sanda azo ekena amin'ny 0,5 ho an'ny rafitra tsy misy tariby. Noho izany, ny fampihenana ny sandan'ny ECC dia midika fa ny rafitra MIMO 4-serasera natolotra dia manome fahasamihafàna ambony43.
Diversity Gain (DG) DG dia mari-pandrefesana hafa momba ny rafitra MIMO izay mamaritra ny fiantraikan'ny tetika isan-karazany amin'ny hery taratra. Ny fifandraisana (9) dia mamaritra ny DG amin'ny rafitra antenna MIMO izay novolavolaina, araka ny voalaza ao amin'ny 31.
Ny sary 22b dia mampiseho ny kisary DG amin'ny rafitra MIMO natolotra, izay ny sandan'ny DG dia tena manakaiky ny 10 dB. Mihoatra ny 9.98 dB ny sandan'ny DG an'ny antena rehetra amin'ny rafitra MIMO.
Ny tabilao 1 dia mampitaha ny antenna MIMO metasurface natolotra miaraka amin'ireo rafitra MIMO mitovy amin'izany vao haingana. Ny fampitahana dia mirakitra ny mari-pamantarana fampisehoana isan-karazany, ao anatin'izany ny bandwidth, ny tombony, ny fitokanana ambony indrindra, ny fahombiazan'ny ankapobeny ary ny fahombiazan'ny fahasamihafana. Ny mpikaroka dia nanolotra prototypes antenne MIMO isan-karazany miaraka amin'ny teknika fampivoarana tombony sy fitokana-monina amin'ny 5, 44, 45, 46, 47. Raha ampitahaina amin'ireo asa navoaka teo aloha, ny rafitra MIMO natolotra miaraka amin'ny reflectors metasurface dia mihoatra lavitra noho ny bandwidth, ny tombony ary ny fitokana-monina. Fanampin'izany, raha ampitahaina amin'ny antenne mitovy amin'izany, ny rafitra MIMO novolavolaina dia mampiseho ny fahombiazan'ny fahasamihafana ambony sy ny fahombiazan'ny ankapobeny amin'ny habeny kely kokoa. Na dia manana fitokana-monina ambony kokoa noho ireo antena narosonay aza ireo antenne voalaza ao amin'ny Fizarana 5.46, ireo antenne ireo dia mijaly noho ny habeny lehibe, ny tombony ambany, ny bandwidth tery ary ny fahombiazan'ny MIMO. Ny antenne MIMO 4-seranan-tsambo naroso tao amin'ny 45 dia mampiseho tombony sy fahombiazana avo lenta, saingy ny famolavolana azy dia manana fitokana-monina ambany, habe lehibe ary tsy fahampian'ny fahombiazana. Amin'ny lafiny iray, ny rafitra antenna kely natolotra ao amin'ny 47 dia manana tombony ambany sy bandwidth miasa, raha toa kosa ny rafitra MIMO 4-port natolotry ny MS dia mampiseho habe kely, tombony ambony, fitokanana avo ary MIMO tsara kokoa. Noho izany, ny antenna metasurface MIMO dia mety ho lasa mpifaninana lehibe ho an'ny rafitra fifandraisana sub-6 GHz 5G.
Antenna MIMO miompana amin'ny metasurface misy seranan-tsambo efatra miaraka amin'ny tombony sy fitokana-monina dia atolotra hanohanana ny rindranasa 5G ambanin'ny 6 GHz. Ny tsipika microstrip dia mamahana fizarana taratra efamira, izay tapaka amin'ny efamira eo amin'ny zorony diagonal. Ny MS sy ny antenne emitter natolotra dia ampiharina amin'ny fitaovana substrate mitovy amin'ny Rogers RT5880 mba hahazoana fahombiazana tsara amin'ny rafitra fifandraisana 5G haingam-pandeha. Ny antenne MIMO dia manana karazany midadasika sy tombony ambony, ary manome fitokana-peo eo amin'ny singa MIMO sy ny fahombiazany tsara. Ny antenne tokana novolavolaina dia manana refy kely 0.58?0.58?0.02? miaraka amin'ny 5 × 5 metasurface array, dia manome bandwidth miasa 4.56 GHz midadasika, 8 dBi tampon'isa tombony ary fahombiazana refesina ambony. Ny antenne MIMO misy seranana efatra (2 × 2 array) dia novolavolaina amin'ny alàlan'ny fampifanarahana amin'ny orthogonally ny antenne tokana natolotra miaraka amin'ny antenne hafa misy refy 1.05λ × 1.05λ × 0.02λ. Amporisihina ny hanangona andry 10 × 10 MM eo ambanin'ny antena MIMO avo 12mm, izay afaka mampihena ny taratra miverina ary mampihena ny fifamatorana eo amin'ny singa MIMO, ka manatsara ny tombony sy ny fitokanana. Ny valin'ny fanandramana sy ny simulation dia mampiseho fa ny prototype MIMO novolavolaina dia afaka miasa amin'ny 3.08-7.75 GHz midadasika, mandrakotra ny spectrum 5G eo ambanin'ny 6 GHz. Ankoatr'izay, ny antenne MIMO miorina amin'ny MS dia manatsara ny tombony azony amin'ny 2.9 dBi, mahatratra ny tombony ambony indrindra amin'ny 8.3 dBi, ary manome fitokanana tsara (> 15.5 dB) eo anelanelan'ny singa MIMO, manamarina ny fandraisan'anjaran'ny MS. Ankoatr'izay, ny antenne MIMO natolotra dia manana fahombiazana amin'ny ankapobeny amin'ny ankapobeny amin'ny 82% ary ny halaviran'ny singa ambany 22 mm. Ny antenne dia mampiseho ny fahombiazan'ny fahasamihafana MIMO tena tsara ao anatin'izany ny DG avo be (mihoatra ny 9.98 dB), ny ECC ambany (latsaky ny 0.004) ary ny lamina taratra tokana. Ny valin'ny fandrefesana dia mitovy amin'ny valin'ny simulation. Ireo toetra ireo dia manamafy fa ny rafitra antenna MIMO misy seranan-tsambo efatra novolavolaina dia mety ho safidy azo ampiasaina ho an'ny rafi-pifandraisana 5G ao amin'ny faritra sub-6 GHz.
Cowin dia afaka manome 400-6000MHz wideband PCB Antenna, ary manohana ny famolavolana Antenne vaovao araka ny fepetra takiana, azafady mba mifandraisa aminay tsy misalasala raha manana fangatahana.
Fotoana fandefasana: Oct-10-2024