Ji bo pergalên ragihandinê yên 5G bin-6 GHz ji bo baştirkirina destkeftî û îzolekirina antenên PCB-ya berfereh bikar tînin

Ev xebat ji bo pergalên pêwendiya bêtêl ên nifşê pêncemîn (5G) binî-6 GHz antenek berfereh (MS) pir-derketina pir-derketinê (MIMO) ya tevhevkirî pêşniyar dike. Nûbûna eşkere ya pergala MIMO-ya pêşniyarkirî, bandera wê ya berfireh, qezenca bilind, paqijiyên piçûk ên navber, û veqetandina hêja di nav pêkhateyên MIMO de ye. Cîhê tîrêjê yê antenna ji alîkî ve tê qut kirin, bi qismî zevî ye, û metarûpel têne bikar anîn da ku performansa antenna çêtir bikin. Prototîpa yekbûyî ya antenna MS-ê ya yekbûyî xwedan pîvanên piçûk ên 0,58λ × 0,58λ × 0,02λ ye. Encamên simulasyon û pîvandinê performansa berfereh ji 3,11 GHz heya 7,67 GHz destnîşan dikin, di nav de qezenca herî bilind a ku 8 dBi hatî bidestxistin. Pergala MIMO-çar-hêman hatiye sêwirandin ku her antenek li hember hev ortogonal be û di heman demê de mezinahiyek tevlihev û performansa berfereh ji 3,2 heya 7,6 GHz diparêze. Prototîpa MIMO ya pêşniyarkirî li ser substrata Rogers RT5880 bi windabûna kêm û pîvanên piçûkkirî yên 1.05 hatî çêkirin û çêkirin? 1.05? 0.02?, û performansa wê bi karanîna pêşnûmeya resonatorê zengila girtî ya çargoşeyî ya bi zengilek veqetandî 10 x 10 tête nirxandin. Materyalên bingehîn heman e. Metarûpela paşîn a pêşniyarkirî bi girîngî tîrêjên pişta antenayê kêm dike û qadên elektromagnetîk manîpule dike, bi vî rengî bandfireh, qezenc û veqetandina pêkhateyên MIMO çêtir dike. Li gorî antenên MIMO-ya heyî, antenna MIMO ya 4-portê ya pêşniyarkirî qezencek bilind a 8,3 dBi bi karbidestiya giştî ya navînî heya% 82-ê di bendera 5G ya bin-6 GHz de digire û bi encamên pîvandî re lihevhatinek baş e. Wekî din, antenna MIMO ya pêşkeftî di warê hevrêziya zerfê (ECC) ya kêmtir ji 0,004, qezenca cihêrengiyê (DG) bi qasî 10 dB (> 9,98 dB) û îzolasyona bilind a di navbera pêkhateyên MIMO (> 15,5 dB) de performansa hêja nîşan dide. taybetmendiyên. Bi vî rengî, antenna MIMO-ya MS-ê ya pêşniyarkirî sepandina xwe ji bo torên ragihandinê yên jêr-6 GHz 5G piştrast dike.
Teknolojiya 5G di ragihandina bêtêlê de pêşkeftinek bêhempa ye ku dê ji bo bi mîlyaran cîhazên girêdayî torên zûtir û ewledartir bixebite, ezmûnên bikarhêner bi derengiya "sifir" peyda bike (derengiya kêmtir ji 1 millisecond), û teknolojiyên nû, tevî elektronîk, bide nasîn. Lênêrîna bijîşkî, perwerdehiya rewşenbîrî. , bajarên jîr, malên jîr, rastiya virtual (VR), kargehên zîrek û Înterneta Wesayîtan (IoV) jiyan, civak û pîşesaziyên me diguherînin1,2,3. Komîsyona Ragihandinê ya Federal a Dewletên Yekbûyî (FCC) spektra 5G li çar bandên frekansê4 dabeş dike. Bandora frekansê ya li jêr 6 GHz ji lêkolîneran re eleqedar e ji ber ku ew rê dide danûstendinên dûr û dirêj bi rêjeyên daneya bilind5,6. Dabeşkirina spêktora 5G ya jêr-6 GHz ji bo ragihandina gerdûnî ya 5G di Xiflteya 1-ê de tê xuyang kirin, ku destnîşan dike ku hemî welat ji bo ragihandina 5G-ê spektura jêrîn-6 GHz dihesibînin7,8. Antên beşek girîng a torên 5G ne û dê bêtir stasyona bingehîn û antên termînalê bikarhêner hewce bike.
Antênên patchê yên Microstrip xwedan avantajên zirav û avantajê ne, lê di berfirehî û qezencê9,10 de bi sînor in, ji ber vê yekê gelek lêkolîn hatine kirin ji bo zêdekirina qazanc û firehiya antenayê; Di van salên dawî de, metaserface (MS) bi berfirehî di teknolojiyên antenna de têne bikar anîn, nemaze ji bo baştirkirina qezenc û berbi11,12, lêbelê, ev antên bi yek portê ve têne sînorkirin; Teknolojiya MIMO aliyek girîng a ragihandina bêtêlê ye ji ber ku ew dikare gelek antênan bi hevdemî bikar bîne da ku daneyan veguhezîne, bi vî rengî rêjeyên daneyê, karbidestiya spektral, kapasîteya kanalê, û pêbaweriyê çêtir dike13,14,15. Antên MIMO ji bo serîlêdanên 5G berendamên potansiyel in ji ber ku ew dikarin daneyan li ser gelek kanalan veguhezînin û bistînin bêyî ku hewcedariya hêzek zêde hebe16,17. Bandora hevberdanê ya di navbera pêkhateyên MIMO de bi cîhê hêmanên MIMO û qezenckirina antenna MIMO ve girêdayî ye, ku ji bo lêkolîneran dijwariyek mezin e. Wêneyên 18, 19, û 20 antênên MIMO yên cihêreng ên ku di bandê 5G-yê bin-6 GHz de dixebitin destnîşan dikin, hemî jî îzolasyon û performansa MIMO-ya baş nîşan didin. Lêbelê, destkeftî û bandfirehiya xebitandinê ya van pergalên pêşniyarkirî kêm in.
Metamaterial (MM) materyalên nû ne ku di xwezayê de tune ne û dikarin pêlên elektromagnetîk manîpule bikin, bi vî rengî performansa antênan baştir dikin21,22,23,24. MM naha di teknolojiya antenna de bi berfirehî tête bikar anîn da ku şêwaza radyasyonê, firehiya bandê, qezenc û veqetandinê di navbera hêmanên antenna û pergalên pêwendiya bêtêlê de baştir bike, wekî ku di 25, 26, 27, 28 de hate nîqaş kirin. Di 2029 de, pergala MIMO ya çar-hêman li ser bingeha metasurface, ku tê de beşa antenna di navbera metarûfê û axê de bêyî valahiya hewayê tê vegirtin, ku performansa MIMO çêtir dike. Lêbelê, vê sêwiranê xwedan pîvanek mezin, frekansa xebitandinê ya kêmtir û avahiyek tevlihev e. Bandgapek elektromagnetîk (EBG) û lûleya erdê di antenna MIMO ya berfereh a 2-portê de tê pêşniyar kirin da ku veqetandina hêmanên MIMO30 baştir bike. Antenna sêwirandî di navbera du antên MIMO de performansa cihêrengiya MIMO ya baş û îzolasyonek hêja heye, lê tenê du hêmanên MIMO bikar bînin, dê qezenc kêm be. Wekî din, in31 di heman demê de antenna MIMO-yê du-portê (UWB) jî pêşniyar kir û performansa MIMO-ya wê bi karanîna metamaterialan vekolîn. Her çend ev antenna karibe xebata UWB-ê bike jî, qezenca wê kêm e û îzolebûna di navbera her du antenan de nebaş e. Karê di 32-ê de pergalek MIMO ya 2-port pêşniyar dike ku refleksên bandgap-a elektromagnetîk (EBG) bikar tîne da ku qezencê zêde bike. Her çend rêzika antenna pêşkeftî xwedan qezenca bilind û performansa cihêrengiya MIMO ya baş e, mezinahiya wê ya mezin pêkanîna di cîhazên ragihandinê yên nifşê din de dijwar dike. Antenek din a berbelav-based refleks di sala 33-an de hate pêşve xistin, ku refleks di bin antenna de bi valahiya 22 mm mezintir ve hate yek kirin, ku 4,87 dB qezencek lûtkeya jêrîn nîşan dide. Paper 34 ji bo sepanên mmWave antenna MIMO-ya çar-port dîzayn dike, ku bi qata MS-ê ve hatî yek kirin da ku veqetandin û qezenckirina pergala MIMO çêtir bike. Lêbelê, ev antenna qezenc û îzolasyonek baş peyda dike, lê ji ber valahiya hewayê ya mezin xwedan bandfireh û taybetmendiyên mekanîkî yên belengaz e. Bi heman rengî, di sala 2015-an de, antenna MIMO-ya yekbûyî ya sê-cot, 4-port-teşe-bowtie-teşe-rûpel-yekbûyî ji bo pêwendiya mmWave-ê bi qezencek herî zêde 7,4 dBi hate pêşve xistin. B36 MS li pişta antenna 5G tê bikar anîn da ku qezenca antenayê zêde bike, li cihê ku metasurface wekî refleksker tevdigere. Lêbelê, avahiya MS-ê asimetrîk e û kêmtir bala xwe daye avahiya hucreya yekîneyê.
Li gorî encamên analîzên jorîn, yek ji antênên jorîn xwedan qezenca bilind, îzolasyonek hêja, performansa MIMO û vegirtina berbelav e. Ji ber vê yekê, hîn jî pêdivî bi antenna MIMO ya metaserface heye ku bikaribe bi qazanc û îzolasyonek bilind frekansên 5G yên li jêr 6 GHz vehewîne. Bi berçavgirtina tixûbên wêjeya jorîn, pergalek antenna MIMO-ya çar-hêmanek fireh bi qezenca bilind û performansa cihêrengiya hêja ji bo pergalên pêwendiya bêtêl binî-6 GHz tê pêşniyar kirin. Wekî din, antenna MIMO ya pêşniyarkirî di navbera pêkhateyên MIMO, valahiya hêmanên piçûk, û karbidestiya tîrêjê ya bilind de îzolasyonek hêja nîşan dide. Pîvana antenna bi rengekî ve tê qut kirin û li ser metarûxê bi valahiyek hewayê 12 mm ve tê danîn, ku tîrêjê paşde ji antenna nîşan dide û qezenc û rêwerziya antenê baştir dike. Wekî din, antenna yekane ya pêşniyarkirî tê bikar anîn da ku antenek MIMO-çar-hêman bi performansa MIMO-ya bilindtir biafirîne bi pozîsyona her antenê ortogonal li hevûdu. Dûv re antenna MIMO-ya pêşkeftî li ser rêzek 10 × 10 MS bi balafirek paşîn a sifir re hate yek kirin da ku performansa belavbûnê baştir bike. Sêwiran navberek xebitandinê ya berfireh (3,08-7,75 GHz), qezenca bilind a 8,3 dBi û karîgeriya giştî ya navînî ya bilind 82%, û her weha îzolasyonek hêja ya ji -15,5 dB mezintir di navbera pêkhateyên antenna MIMO de vedihewîne. Antenna MIMO ya pêşkeftî ya MS-ê bi karanîna pakêta nermalava elektromagnetîk a 3D CST Studio 2019 ve hate simulasyon kirin û bi lêkolînên ceribandinê ve hate pejirandin.
Ev beş ji bo mîmariya pêşniyarkirî û metodolojiya sêwirana yek antenna danasînek berfireh peyda dike. Wekî din, encamên simulasyon û çavdêrîkirî bi hûrgulî têne nîqaş kirin, di nav de pîvanên belavbûnê, qezenc, û bikêrhatina giştî bi û bê metrûpelan. Prototîpa antenna li ser bingehek dielektrîkî ya kêm windabûna Rogers 5880 bi qalindahiya 1.575 mm bi berdewamiya dielektrîkî 2.2 hate pêşve xistin. Ji bo pêşdebirin û simulkirina sêwiranê, pakêta simulatora elektromagnetîk CST studio 2019 hate bikar anîn.
Xiflteya 2 mîmarî û modela sêwirana pêşniyarkirî ya antenna yek-hêman nîşan dide. Li gorî hevkêşeyên matematîkî yên baş-damezrandî37, antenna ji deverek tîrêjê ya çargoşeyî ya bi xêzkirî û balafirek erdê sifir pêk tê (wek ku di gava 1-ê de hatî destnîşan kirin) û bi bandûrek pir teng a li 10,8 GHz vedigere, wekî ku di Figure 3b de tê xuyang kirin. Mezinahiya destpêkê ya radyatora antenna ji hêla pêwendiya matematîkî ya jêrîn ve tê destnîşankirin37:
Li cihê ku \(P_{L}\) û \(P_{w}\) dirêjî û firehiya paçê ne, c leza ronahiyê nîşan dide, \(\ gamma_{r}\) berdewamiya dielektrîkê ya substratê ye. . , \(\ gamma_{reff }\) nirxa dielektrîkî ya bi bandor a cihê tîrêjê, \(\Delta L\) guherandina dirêjahiya deqê nîşan dide. Balafira paşîn a antenna di qonaxa duyemîn de hate xweşbîn kirin, tevî ku 10 dB firehiya impedansê ya pir nizm zêde kir. Di qonaxa sêyem de, pozîsyona feeder ber bi rastê ve tê veguheztin, ku ev yeka paşînahiya bandê û hevahengiya impedansê ya antenna38 çêtir dike. Di vê qonaxê de, antenna bandfirehiya xebitandinê ya hêja ya 4 GHz destnîşan dike û di heman demê de di 5G-ê de di binê 6 GHz de jî spektrê vedigire. Qonaxa çarem û dawîn di quncikên berevajî yên cihê tîrêjê de kişandina zozanên çargoşeyî pêk tîne. Ev slot bi girîngî firehiya 4.56 GHz berfireh dike da ku di bin-6 GHz 5G de ji 3.11 GHz berbi 7.67 GHz ve bigire, wekî ku di Figure 3b de tê xuyang kirin. Nêrînên perspektîfa pêş û jêrîn ên sêwirana pêşniyarkirî di Figure 3a de têne xuyang kirin, û pîvanên sêwiranê yên pêdivî yên optîmîzekirî yên dawîn wiha ne: 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) Nêrînên jorîn û paşîn ên antenna yekane ya sêwirandî (CST STUDIO SUITE 2019). (b) Kîpa S-parameterê.
Metasurface têgehek e ku ji rêzek periyodîk a şaneyên yekîneyê yên ku li dûriyek diyarkirî ji hevûdu cih digirin vedibêje. Metasurfaces ji bo baştirkirina performansa tîrêjê ya antenna, di nav de bandwidth, qezenc, û veqetandina di navbera pêkhateyên MIMO de, rêyek bandorker e. Ji ber bandora belavbûna pêlên rûvî, metarûpel rezonansên din çêdikin ku beşdarî baştirkirina performansa antenna39 dibin. Ev xebat yekîneyek metamaterialek epsilon-neyînî (MM) pêşniyar dike ku di band 5G de li jêr 6 GHz dixebite. MM ya bi rûbera 8mm×8mm li ser bingehek kêm winda Rogers 5880 bi berdewamiya dielektrîkî 2.2 û qalindahiya 1.575 mm hate pêşve xistin. Patchê resonatorê MM-ya xweşbînkirî ji zengilek veqetandî ya dorhêl a hundurîn pêk tê ku bi du zengilên veqetandina derveyî yên guhezbar ve girêdayî ye, wekî ku di Figure 4a de tê xuyang kirin. Xiflteya 4a pîvanên dawîn ên xweşbînkirî yên sazkirina MM ya pêşniyarkirî kurt dike. Dûv re, qatên metarûxê 40 × 40 mm û 80 × 80 mm bêyî paşîna sifir û bi paşînek sifir re, bi rêzê, rêzikên hucreyê 5 × 5 û 10 × 10 bi kar anîn. Struktura MM ya pêşniyarkirî bi karanîna nermalava modela elektromagnetîk 3D "CST studio suite 2019" hate model kirin. Prototîpek çêkirî ya strûktûra array MM û sazkirina pîvandinê ya pêşniyarkirî (analîzatora torê ya du-port PNA û porta pêlêkêş) di Figure 4b de tê xuyang kirin da ku encamên simulasyona CST bi analîzkirina bersiva rastîn verast bike. Sazkirina pîvandinê analîzatorek torê ya rêza PNA ya Agilent bi hev re digel du adaptorên hevaheng ên rêgirê pêlê (A-INFOMW, jimareya beşê: 187WCAS) bikar anî da ku sînyalan bişîne û bistîne. Rêzeya prototîpa 5 × 5 di navbera du adapterên hevaheng ên rêvebirê pêlê de hate danîn ku bi kabloya hevoksîal ve bi analyzerek torê ya du-port ve girêdayî ye (Agilent PNA N5227A). Kîta kalibrasyonê ya Agilent N4694-60001 ji bo pîvandina analîzera torê ya di nebatek pîlot de tê bikar anîn. Parametreyên belavbûyî yên simulasyonkirî û CST yên pêşnûmeya prototîpa MM ya pêşniyarkirî di Figure 5a de têne xuyang kirin. Tê dîtin ku avahiya MM ya pêşniyarkirî di rêza frekansa 5G de li jêr 6 GHz vedigere. Tevî cûdahiya piçûk di navfirehiya 10 dB de, encamên simulated û ceribandin pir dişibin hev. Frekansa resonant, firehiya bandê, û amplîtuda rezonansa çavdêrîkirî hinekî ji yên simulasyonê cûda ne, wekî ku di Figure 5a de tê xuyang kirin. Van ciyawaziyên di navbera encamên çavdêrî û simulkirî de ji ber kêmasiyên çêkirinê, paqijiyên piçûk ên di navbera prototîp û benderên pêlêkêş de, bandorên hevberdanê di navbera portên pêlêkêş û hêmanên rêzê de, û toleransên pîvandinê ne. Wekî din, cîhkirina rast a prototîpa pêşkeftî ya di navbera portên pêlêkêşê de di sazkirina ceribandinê de dibe ku bibe sedema veguheztina resonansê. Wekî din, di qonaxa kalibrasyonê de dengek nedilxwaz hate dîtin, ku bû sedema nakokiyên di navbera encamên hejmarî û pîvandî de. Lêbelê, ji xeynî van dijwariyan, prototîpa rêza MM ya pêşniyarkirî ji ber pêwendiya xurt a di navbera simulasyon û ceribandinê de baş çêdibe, ku ew ji bo serîlêdanên pêwendiya bêserûber 5G ya jêr-6 GHz 5G baş xweş dike.
(a) Geometriya şaneya yekîneyê (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) Wêneyê sazkirina pîvana MM.
(a) Simulasyon û verastkirina kêşeyên pîvana belavbûnê yên prototîpa metamaterial. (b) Kûçika domdar a dîelektrîkî ya şaneyek yekîneya MM.
Parametreyên bi bandor ên têkildar ên wekî domdariya dielektrîkî ya bi bandor, permebûna magnetîkî, û nîşana refraksiyonê bi karanîna teknolojiyên paş-pêvajoya çêkirî ya simulatora elektromagnetîk CST hatin lêkolîn kirin da ku bêtir behreya hucreya yekîneya MM were analîz kirin. Parametreyên MM yên bi bandor ji pîvanên belavbûnê bi karanîna rêbazek nûavakirinê ya bihêz têne wergirtin. Ji bo destnîşankirina nîşana refraksiyonê û impedansê (binihêre 40).
Parçeyên rastîn û xeyalî yên operatorê bi rêzê bi (.)' û (.)" têne temsîl kirin, û nirxa yekjimar m bi nîşaneya refraksiyonê ya rastîn re têkildar e. Berdewamiya dielektrîkê û permeability bi formula \(\varepsilon { } = {}n/z,\) û \(\mu = nz\) têne destnîşankirin, ku bi rêzê ve li ser bingeha impedance û indexa refraksiyonê ne. Kûçika domdar a dielektrîkî ya bi bandor a avahiya MM di xêza 5b de tê xuyang kirin. Di frekansa resonantê de, berdewamiya dielektrîkê ya bi bandor neyînî ye. Wêneyên 6a,b nirxên derxistina permeability bi bandor (μ) û nîşana refraksiyonê ya bi bandor (n) ya şaneya yekîneya pêşniyarkirî nîşan dide. Nemaze, guheztinên ku hatine derxistin nirxên rastîn ên erênî yên nêzî sifirê nîşan didin, ku taybetmendiyên epsilon-neyînî (ENG) yên avahiya MM ya pêşniyarkirî piştrast dike. Wekî din, wekî ku di xêza 6a de tê xuyang kirin, rezonansa di permeability nêzî sifirê de bi frekansa resonantê ve girêdayî ye. Hucreya yekîneya pêşkeftî xwedan endeksek refraksiyonê ya neyînî ye (Hêjîra 6b), ku tê vê wateyê ku MM-ya pêşniyarkirî dikare ji bo baştirkirina performansa antenna were bikar anîn21,41.
Prototîpa pêşkeftî ya yek antenna berfereh hate çêkirin ku bi ceribandina sêwirana pêşniyarkirî ceribandin. Nîgarên 7a,b wêneyên prototîpa yekane antenna pêşniyarkirî, beşên wê yên avahî û sazûmana pîvana nêzîk-zemînê (SATIMO) nîşan dide. Ji bo baştirkirina performansa antenna, metarûpela pêşkeftî di qatan de di binê antenna de, wekî ku di jimar 8a de tê xuyang kirin, bi bilindahiya h tê danîn. Di navberên 12 mm de yek metrûstek 40mm x 40mm du qat li pişta antenna yekane hate sepandin. Digel vê yekê, metaşûreyek bi planek paşîn li ser pişta antenna yekane li dûrahiya 12 mm tê danîn. Piştî sepandina metarûfê, antenna yekane di performansê de çêtirbûnek girîng nîşan dide, wekî ku di jimarên 1 û 2 de tê xuyang kirin. Hêjmar 8 û 9. Xiflteya 8b xêzên refleksê yên simulated û pîvandî yên ji bo antenna yekane bêyî û bi metarûfê nîşan dide. Hêjayî gotinê ye ku banda vegirtinê ya antenna bi metaserface pir dişibihe banda vegirtinê ya antenna bêyî metarûfê. Hêjmar 9a,b berawirdkirina qazanca antenna yekane ya simulasyonkirî û çavdêrîkirî û bikêrhatina giştî bêyî û bi MS-ê re di spektruma xebitandinê de nîşan dide. Tê dîtin ku, li gorî antenna ne-metarûfê, qezenca antenna metarûfê bi girîngî çêtir dibe, ji 5,15 dBi berbi 8 dBi zêde dibe. Qezencbûna metarûpela yek-qatî, metarûpela du-qatî, û antenna yek-qatî bi metarûpela paşîn bi rêzê 6 dBi, 6,9 dBi, û 8 dBi zêde bû. Li gorî metarûpelên din (MC-yên yek-tebeq û du-tebeq), qezenca antenna yek metarûxê ya bi balafirek sifir heya 8 dBi ye. Di vê rewşê de, metasurface wekî refleksker tevdigere, tîrêjên pişta antenna kêm dike û pêlên elektromagnetîk di qonaxê de manîpule dike, bi vî rengî karûbarê tîrêjê ya antenna zêde dike û ji ber vê yekê qezencê zêde dike. Lêkolînek li ser karbidestiya giştî ya yek antenna bêyî û bi metarûpelan di xêza 9b de tê xuyang kirin. Hêjayî gotinê ye ku karbidestiya antenna bi û bê metarûfê hema hema yek e. Di çarçoveya frekansa jêrîn de, karbidestiya antenna hinekî kêm dibe. Qezencên ceribandin û simulasyonan û kelûmelê di lihevhatinek baş de ne. Lêbelê, ji ber kêmasiyên çêkirinê, toleransên pîvandinê, windabûna girêdana porta SMA, û windabûna têl di navbera encamên simulasyon û ceribandinê de cûdahiyên piçûk hene. Wekî din, antenna û refleksa MS-ê di navbera cîhên naylon de cih digirin, ev jî pirsgirêkek din e ku bandorê li encamên çavdêrî dike li gorî encamên simulasyonê.
Hêjmar (a) antenna yekane ya temamkirî û hêmanên pê ve girêdayî nîşan dide. (b) Sazkirina pîvana zeviyê nêzîk (SATIMO).
(a) Hêcana antenna bi karanîna refleksên metarûfê (CST STUDIO SUITE 2019). (b) Refleksiyonên simulated û ceribandinî yên yek antenna bêyî û bi MS.
Encamên simulasyon û pîvandina (a) qezenca bidestxistî û (b) karbidestiya giştî ya antenna bandora metaserface ya pêşniyarkirî.
Analîzkirina nimûneya tîrêjê bi karanîna MS. Pîvandinên yek-antenna nêzî zeviyê li Hawirdora Ezmûnî ya Nêzîkî SATIMO ya Laboratoriya Sîstemên Qada Nêzîkî UKM SATIMO hatin kirin. Wêneyên 10a, b ji bo antenna yekane ya pêşniyarkirî bi MS û bê MS-ê re qalibên tîrêjê yên E-balafir û H-balafira simulated û çavdêrîkirî li 5,5 GHz nîşan didin. Antenna yekane ya pêşkeftî (bêyî MS) bi nirxên lobê yên alîgir re nexşeyek tîrêjê ya dualî ya domdar peyda dike. Piştî sepandina refleksorê MS-ê ya pêşniyarkirî, antenna şêwazek tîrêjê ya yekalî peyda dike û asta lobên paşîn kêm dike, wekî ku di Figure 10a, b de tê xuyang kirin. Hêjayî gotinê ye ku modela tîrêjê ya yekane ya antenna ya ku tê pêşniyar kirin dema ku metarûpelek bi balefirek sifir re bikar tîne bi lûbên pişt û kêlek pir nizmtir û yekalîtir e. Reflektera rêza MM ya pêşniyarkirî lobên pişt û kêleka antenna kêm dike dema ku performansa tîrêjê baştir dike bi arastekirina herikê ber bi rêgezên yekalî (Hêjîrê. 10a, b), bi vî rengî qezenc û rêwerzê zêde dike. Hate dîtin ku şêwaza tîrêjê ya ceribandinê hema hema bi ya simulasyonên CST-ê re hevber bû, lê ji ber xeletiya pêkhateyên cihêreng ên berhevkirî, toleransên pîvandinê, û windahiyên kabloyê hinekî cûda bû. Wekî din, navberek naylon di navbera antenna û refleksorê MS de hate danîn, ku ev pirsgirêkek din e ku bandorê li encamên çavdêrî dike li gorî encamên hejmarî.
Nimûneya tîrêjê ya yek antenna pêşkeftî (bê MS û bi MS) bi frekansa 5,5 GHz hate simulasyon û ceribandin.
Geometriya antenna MIMO ya pêşniyarkirî di Figure 11 de tê xuyang kirin û çar antên yekane pêk tîne. Çar hêmanên antenna MIMO bi awayekî ortogonal li ser bingehek bi pîvanên 80 × 80 × 1,575 mm hatine rêz kirin, wek ku di jimar 11 de tê nîşandan. dûrahiya herî nêzîk a navbera hêmanên antenna. antenna MIMO pêşkeftî. Wekî din, beşek ji balafirê erdê bi heman rengî wekî antenna yekane cih digire. Nirxên refleksê yên antenên MIMO (S11, S22, S33, û S44) yên ku di Figure 12a de têne xuyang kirin heman tevgerê wekî antenna yek-hêmanek ku di band 3.2-7.6 GHz de vedibêje nîşan dide. Ji ber vê yekê, firehiya bandê ya impedance ya antenna MIMO tam wekî ya antenna yekane ye. Bandora hevgirtinê ya di navbera hêmanên MIMO de sedema bingehîn a windabûna piçûk a berfê ya antenên MIMO ye. Wêneyê 12b bandora pêwendiyê li ser pêkhateyên MIMO nîşan dide, ku li wir veqetandina çêtirîn di navbera pêkhateyên MIMO de hate destnîşankirin. Veqetîna di navbera antên 1 û 2 de herî kêm bi -13,6 dB ye, û veqetîna di navbera antên 1 û 4 de herî zêde bi -30,4 dB ye. Ji ber mezinahiya xweya piçûk û berfê firehtir, ev antenna MIMO xwedan qezenca hindiktir û berbi kêm e. Insulasyon kêm e, ji ber vê yekê zêdekirina xurtkirin û îzolekirinê hewce ye;
Mekanîzmaya sêwiranê ya antenna MIMO ya pêşniyarkirî (a) dîmena jorîn û (b) balafira erdê. (CST Studio Suite 2019).
Rêzkirina geometrîkî û rêbaza heyecanê ya antenna MIMO ya metarûxê ya pêşniyarkirî di Figure 13a de têne xuyang kirin. Matrixek 10x10 mm bi pîvanên 80x80x1.575 mm ji bo pişta antenna MIMO ya 12 mm bilind hatî çêkirin, wekî ku di Figure 13a de tê xuyang kirin. Wekî din, metarûpelên bi balefirên paşîn ên sifir ji bo karanîna di antên MIMO de têne armanc kirin ku performansa xwe baştir bikin. Dûrahiya di navbera metarûfê û antenna MIMO de krîtîk e ji bo bidestxistina qazancek bilind dema ku destûrê dide destwerdana çêker di navbera pêlên ku ji hêla antenna ve têne hilberandin û yên ku ji metarûxê têne xuyang kirin. Modelkirina berfereh hate kirin da ku bilindahiya di navbera antenna û metarûxê de xweşbîn bike di heman demê de ku standardên çaryek-pêl diparêze ji bo bidestxistina herî zêde û veqetandina di navbera hêmanên MIMO de. Pêşveçûnên girîng ên di performansa antenna MIMO de ku bi karanîna metarûpelên bi balefirên paşîn ve hatî bidestxistin li gorî metarûfên bê balefira paşîn dê di beşên paşîn de werin destnîşan kirin.
(a) Sazkirina simulasyona CST ya antenna MIMO ya pêşniyarkirî bi karanîna MS (CST STUDIO SUITE 2019), (b) Kûrên reflekskirinê yên pergala pêşkeftî ya MIMO bêyî MS û bi MS.
Refleksên antênên MIMO yên bi metarûf û bê metrûp di Figure 13b de têne xuyang kirin, ku S11 û S44 ji ber tevgera hema hema yekane ya hemî antên di pergala MIMO de têne pêşkêş kirin. Hêjayî gotinê ye ku -10 dB firehiya impedansê ya antenna MIMO bêyî û bi yek metarûfê hema hema yek e. Berevajî vê, firehiya bandê ya impedansê ya antenna MIMO-ya pêşniyarkirî ji hêla MS-ya du-layer û MS-a paşîn ve tê çêtir kirin. Hêjayî gotinê ye ku bêyî MS, antenna MIMO li gorî frekansa navendê bandfirehiyek fraksîyonel 81,5% (3,2-7,6 GHz) peyda dike. Yekkirina MS-ê bi plana paşîn re firehiya bandûra impedansê ya antenna MIMO ya pêşniyarkirî ji% 86,3 (3,08-7,75 GHz) zêde dike. Her çend MS-ya du-qatî karîgeriyê zêde dike jî, başbûn ji ya MS-ya bi balafirek sifir kêmtir e. Digel vê yekê, MC-ya du qat mezinahiya antenna zêde dike, lêçûna wê zêde dike, û rêza wê sînordar dike. Antenna MIMO-ya sêwirandî û refleksa metarûfê têne çêkirin û verast kirin ku encamên simulasyonê rast bikin û performansa rastîn binirxînin. Wêneyê 14a qatê MS-ya çêkirî û antena MIMO ya bi hêmanên cihêreng hatine berhev kirin nîşan dide, dema ku Figure 14b wêneyek pergala MIMO ya pêşkeftî nîşan dide. Antenna MIMO li ser metaserface bi karanîna çar naylonên naylon ve hatî danîn, wekî ku di Figure 14b de tê xuyang kirin. Wêneyê 15a wêneyek sazûmana ceribandinê ya nêzîk-zevî ya pergala antenna MIMO ya pêşkeftî nîşan dide. Analîzatorek torê ya PNA (Agilent Technologies PNA N5227A) hate bikar anîn da ku pîvanên belavbûnê texmîn bike û ji bo nirxandin û taybetmendîkirina taybetmendiyên emelê yên nêzîk-zevî di Laboratoriya Pergalên Qada Nêz a UKM SATIMO de hate bikar anîn.
(a) Wêneyên pîvandinên satîmoyê yên nêzik (b) Kûçikên simulated û ceribandinî yên antenna S11 MIMO bi û bê MS.
Ev beş lêkolînek berawirdî ya Parametreyên S-ya simulated û çavdêrîkirî yên antenna 5G MIMO ya pêşniyarkirî pêşkêşî dike. Wêneyê 15b nexşeya refleksa ceribandinê ya antenna MIMO MS ya yekbûyî ya 4-hêman nîşan dide û wê bi encamên simulasyona CST re berhev dike. Refleksiyonên ceribandinê wekî hesabên CST-ê hatin dîtin, lê ji ber kêmasiyên çêkirinê û toleransên ceribandinê hinekî cûda bûn. Wekî din, refleksa dîtbarî ya prototîpa MIMO-ya bingehîn a MS-ê ya pêşniyarkirî spektra 5G ya li jêr 6 GHz bi firehiya bandûra impedance ya 4,8 GHz vedigire, ku tê vê wateyê ku serîlêdanên 5G gengaz in. Lêbelê, frekansa resonantê ya pîvandî, bandfireh, û amplitude ji encamên simulasyona CST hinekî cûda dibe. Kêmasiyên çêkirinê, windahiyên hevberdana coax-to-SMA, û mîhengên pîvana li derve dikarin bibin sedema cûdahiyên di navbera encamên pîvandî û simulkirî de. Lêbelê, tevî van kêmasiyan, MIMO-ya pêşniyarkirî baş tevdigere, di navbera simulasyon û pîvandinê de peymanek xurt peyda dike, ku ew ji bo serîlêdanên bêtêl 5G yên jêr-6 GHz baş çêdike.
Kevirên bidestxistina antenna MIMO yên simulated û çavdêrîkirî di jimarên 2 û 2 de têne xuyang kirin. Wekî ku bi rêzê ve di jimarên 16a, b û 17a, b de têne xuyang kirin, pêwendiya hevdu ya pêkhateyên MIMO tê xuyang kirin. Dema ku metaserface li antên MIMO têne sepandin, veqetandina di navbera antên MIMO de bi girîngî çêtir dibe. Pîlanên veqetandinê yên di navbera hêmanên antenna cîran S12, S14, S23 û S34 de kelûpelên wekhev nîşan didin, dema ku antênên MIMO yên diagonal S13 û S42 ji ber dûrbûna mezintir di navbera wan de îzolasyonek bi heman rengî nîşan didin. Taybetmendiyên veguheztina simulkirî yên antenên cîran di xêza 16a de têne xuyang kirin. Hêjayî gotinê ye ku di spektora xebitandina 5G ya li jêr 6 GHz de, îzolasyona herî kêm a antenna MIMO bêyî metarûfê -13,6 dB e, û ji bo metarûberek bi balafirek paşde - 15,5 dB. Pîvana qezencê (Wêne 16a) destnîşan dike ku metarûpela paşîn bi girîngî veqetandina di navbera hêmanên antenna MIMO de li gorî metarûpelên yek- û du-tebeq çêtir dike. Li ser hêmanên antenna cîran, metarûpelên yek- û du qat îzolasyona herî kêm bi qasî -13,68 dB û -14,78 dB peyda dikin, û metarûya paşîn a sifir bi qasî -15,5 dB peyda dike.
Kevirên îzolekirinê yên simulated ên hêmanên MIMO bêyî qata MS û bi qata MS: (a) S12, S14, S34 û S32 û (b) S13 û S24.
Kevirên qezenckirina ezmûnî yên antênên MIMO-ya bingehîn ên pêşniyarkirî yên bêyî û bi: (a) S12, S14, S34 û S32 û (b) S13 û S24.
Pîvana qezenckirina antenna diagonal a MIMO berî û piştî lê zêdekirina qata MS-ê di xêza 16b de têne xuyang kirin. Hêjayî gotinê ye ku îzolasyona herî kêm di navbera antênên diagonal de bêyî metarûxê (antên 1 û 3) - 15,6 dB li seranserê spektruma xebitandinê ye, û metarûberek bi planek paşîn - 18 dB ye. Nêzîkatiya metasurface bi girîngî bandorên hevgirtinê yên di navbera antên MIMO yên diagonal de kêm dike. Insulasyona herî zêde ji bo metarûya yek-tebeq -37 dB e, lê ji bo metarûya du-tebeq ev nirx dadikeve -47 dB. Veqetandina herî zêde ya metarûxê bi planek paşîn a sifir -36,2 dB ye, ku bi zêdebûna rêjeya frekansê re kêm dibe. Li gorî metarûpelên yek- û du qat-bêyî paşîn, metarûpelên bi planek paşîn veqetandek çêtir li seranserê rêza frekansa xebitandinê ya hewce peyda dikin, nemaze di rêza 5G ya li jêr 6 GHz de, wekî ku di Figure 16a, b de tê xuyang kirin. Di band 5G ya herî populer û berfireh a ku li jêr 6 GHz (3,5 GHz) tê bikar anîn, metarûpelên yek- û du qat di navbera hêmanên MIMO de ji metarûyên bi paşîn ên sifir (hema hema bê MS) xwedan îzolasyonek kêmtir in (binihêre Figure 16a), b) . Pîvandinên qezencê di jimarên 17a, b de têne xuyang kirin, bi rêzê ve veqetandina antênên cîran (S12, S14, S34 û S32) û antên diagonal (S24 û S13) nîşan dide. Wekî ku ji van reqeman tê dîtin (Hêjîrêk 17a, b), veqetandina ceribandinê ya di navbera pêkhateyên MIMO de bi veqetandina simulasyonê re baş dipejirîne. Her çend ji ber kêmasiyên çêkirinê, girêdanên porta SMA û windahiyên têl di navbera nirxên CST yên simulasyon û pîvandî de cûdahiyên piçûk hene. Wekî din, antenna û refleksa MS-ê di navbera cîhên naylon de cih digirin, ev jî pirsgirêkek din e ku bandorê li encamên çavdêrî dike li gorî encamên simulasyonê.
belavkirina rûkala rûkalê li 5.5 GHz lêkolîn kir da ku rola metarûpelan di kêmkirina pevgirêdana hevûdu de bi tepisandina pêlên rûkalê re maqûl bike42. Dabeşkirina niha ya rûvî ya antenna MIMO ya pêşniyarkirî di Figure 18 de tê xuyang kirin, ku antenna 1 tê ajotin û ya mayî ya antenna bi barek 50 ohmê de bi dawî dibe. Dema ku antenna 1 tê enerjiyê kirin, wekî ku di Xiflteya 18a de tê xuyang kirin dê li antênên cîran li 5,5 GHz li antênên cîran xuya bibin dema ku antenna 1 tê enerjiyê kirin. Berevajî vê, bi karanîna metaserfazan, wekî ku di Fig. Pêdivî ye ku were zanîn ku bandora hevgirtina hevûdu ya zeviyên cîran dikare bi belavkirina heyama hevgirtinê li zengilên cîran ên hucreyên yekîneyê û şaneyên yekîneya MS-ê yên cîran ên li ser qata MS-ê di rêwerzên antîparalel de kêm bibe. Derzkirina herikê ji antênên belavbûyî ber bi yekîneyên MS-ê ve rêgezek bingehîn e ji bo baştirkirina veqetandinê di navbera pêkhateyên MIMO de. Wekî encamek, heyama hevgirtinê di navbera pêkhateyên MIMO de pir kêm dibe, û veqetandin jî pir çêtir dibe. Ji ber ku qada pevgirêdanê bi berfirehî di hêmanê de tê belav kirin, metarûpela sifir a paşîn kombûna antenna MIMO ji metarûpelên yek- û du-tebeq girîngtir îzole dike (Wêne 18d). Digel vê yekê, antenna MIMO ya pêşkeftî xwedan belavbûna paş û alîkî pir kêm e, nexşeyek tîrêjê ya yekalî çêdike, bi vî rengî qezenca antenna MIMO ya pêşniyarî zêde dike.
Nimûneyên heyî yên rûvî yên antenna MIMO-ya pêşniyarkirî li 5,5 GHz (a) bêyî MC, (b) MC-ya yek-qat, (c) MC-ya du-tebeq, û (d) MC-ya yek-tebeq bi plana paşîn a sifir. (CST Studio Suite 2019).
Di hundurê frekansa xebitandinê de, Figure 19a destkeftiyên simulated û çavdêrî yên antenna MIMO-ya sêwirandî bêyî û bi metarûfê nîşan dide. Qezenciya bidestxistî ya antenna MIMO ya bê metaserface 5,4 dBi ye, wekî ku di Figure 19a de tê xuyang kirin. Ji ber bandora hevberdanê ya di navbera hêmanên MIMO de, antenna MIMO ya pêşniyarkirî bi rastî 0,25 dBi ji antenna yekane qezencek bilindtir digire. Zêdekirina metarûpelan dikare di navbera pêkhateyên MIMO de destkeftiyên girîng û veqetandinê peyda bike. Bi vî rengî, antenna MIMO ya metaserface ya pêşniyarkirî dikare bigihîje 8,3 dBi qezenca berbiçav. Wekî ku di Xiflteya 19a de tê xuyang kirin, dema ku metrûyek yekane li pişt antenna MIMO tê bikar anîn, qezenc 1,4 dBi zêde dibe. Dema ku metaserface ducar dibe, qezenc bi 2,1 dBi zêde dibe, wekî ku di Xiflteya 19a de tê nîşandan. Lêbelê, dema ku metaserface bi paşîna sifir re tê bikar anîn, qezenca herî zêde ya 8,3 dBi tête bidestxistin. Nemaze, qezenca herî zêde ya gihîştî ji bo metarûbirra yek-tebeq û du-tebeq bi rêzê 6,8 dBi û 7,5 dBi ye, dema ku herî zêde qezenca bidestxistî ji bo metarûpela jêrîn 8,3 dBi ye. Tebeqeya metaserface ya li aliyê paşîn ê antenna wekî refleksker tevdigere, tîrêjê ji pişta antenna nîşan dide û rêjeya pêş-paş (F/B) ya antenna MIMO ya sêwirandî baştir dike. Wekî din, refleksorê MS-a-berbilind pêlên elektromagnetîk di qonaxê de manîpule dike, bi vî rengî rezonansek zêde çêdike û performansa tîrêjê ya antenna MIMO ya pêşniyarkirî baştir dike. Reflktorê MS-ê ku li pişt antenna MIMO hatî saz kirin dikare qezenca bidestxistî bi girîngî zêde bike, ku ji hêla encamên ceribandinê ve têne pejirandin. Destkeftiyên çavdêrî û simulkirî yên antenna MIMO ya prototîpa pêşkeftî hema hema yek in, lêbelê, di hin frekansan de qezenca pîvandî ji qezenca simulasyonê bilindtir e, nemaze ji bo MIMO-ya bê MS; Van guheztinên di qezenca ceribandinê de ji ber toleransên pîvandinê yên pêlên naylon, windabûna kabloyê, û hevgirtina di pergala antenna de ne. Mezinahiya pîvandina lûtkeyê ya antenna MIMO bêyî metarûfê 5,8 dBi ye, dema ku metarûpela bi pişta sifir 8,5 dBi ye. Hêjayî gotinê ye ku pergala antenna MIMO ya bêkêmasî ya 4-portê ya ku bi refleksa MS-ê ve hatî pêşniyar kirin di bin şert û mercên ezmûnî û hejmarî de qezencek mezin nîşan dide.
Encamên simulasyon û ceribandinê yên (a) qezenca bidestxistî û (b) performansa giştî ya antenna MIMO ya pêşniyarkirî bi bandora metarûfê.
Wêneyê 19b performansa giştî ya pergala MIMO ya pêşniyarkirî bêyî û bi refleksên metarûfê nîşan dide. Di Xiflteya 19b de, karîgeriya herî hindik a ku MS-ê bi plana paşîn re bikar tîne ji% 73 (ji sedî 84) bû. Karbidestiya giştî ya antênên MIMO yên pêşkeftî bêyî MC û bi MC re bi cûdahiyên piçûk re li gorî nirxên simulasyonê hema hema yek e. Sedemên vê yekê toleransên pîvandinê û karanîna cihêkeran di navbera antenna û refleksorê MS de ne. Qezenciya gihîştî ya pîvandî û karbidestiya giştî li seranserê frekansê hema hema dişibihe encamên simulasyonê ye, û destnîşan dike ku performansa prototîpa MIMO ya pêşniyarkirî wekî ku tê hêvîkirin e û ku antenna MIMO-ya MS-ya pêşniyarkirî ji bo danûstendinên 5G maqûl e. Ji ber xeletiyên di lêkolînên ceribandinê de, cûdahî di navbera encamên giştî yên ceribandinên laboratîf û encamên simulasyonan de hene. Performansa prototîpa pêşniyarkirî ji ber nehevsengiya impedansê ya di navbera antenna û girêdana SMA de, windahiyên lihevhatina kabloya hevoksîal, bandorên lêdanê, û nêzîkbûna amûrên elektronîkî yên cihêreng ji sazûmana ceribandinê re bandor dibe.
Hêjmar 20 pêşkeftina sêwiran û xweşbînkirina antenna gotî di forma blokê de diyar dike. Ev diyagrama blokê danasîna gav-bi-gav a prensîbên sêwirana antenna MIMO-ya pêşniyarkirî peyda dike, û her weha pîvanên ku di xweşbînkirina antenna de rolek sereke dileyzin da ku bigihîje qezenca bilind a hewce û îzolasyona bilind li ser frekansek xebitandinê ya berfireh.
Pîvandinên antenna MIMO-ya nêzîk-zevî di Hawirdora Ezmûnî ya Nêzîkî SATIMO de li Laboratoriya Sîstemên Qada Nêzîkî UKM SATIMO hatin pîvandin. Wêneyên 21a,b şêweyên tîrêjê yên E-balafir û H-balafirê yên simulated û çavdêrîkirî yên antenna MIMO-ya îdîakirî bi û bê MS-ê di frekansa xebitandinê ya 5,5 GHz de destnîşan dikin. Di navbera frekansa xebitandinê ya 5,5 GHz de, antenna ne-MS MIMO ya pêşkeftî bi nirxên lobê yên alîgir nimûneyek tîrêjê ya dualî ya domdar peyda dike. Piştî sepandina refleksorê MS, antenna qalibek tîrêjê ya yekalî peyda dike û asta lobên paşîn kêm dike, wekî ku di Figure 21a, b de tê xuyang kirin. Hêjayî gotinê ye ku bi karanîna metarûpêkek bi paşîna sifir re, modela antenna MIMO ya pêşniyarkirî ji bêyî MS-ê, bi lobên pişt û kêlek pir nizm aramtir û yekalîtir e. Reflektera rêza MM ya pêşniyarkirî lobên paşîn û alî yên antenna kêm dike û di heman demê de taybetmendiyên tîrêjê jî bi rêvekirina arasteyek yekalî (Hêjî. 21a, b) çêtir dike, bi vî rengî qezenc û rêwerziyê zêde dike. Nimûneya tîrêjê ya pîvandî ji bo porta 1-ê bi bargiraniyek 50 ohmê ve girêdayî benderên mayî ve hate wergirtin. Hat dîtin ku şêwaza tîrêjê ya ceribandinê hema hema bi ya ku ji hêla CST-ê ve hatî simul kirin yek e, her çend ji ber nelihevkirina pêkhateyan, refleksên ji portên termînalê, û windabûna di girêdanên kabloyê de hin veqetîn hebûn. Wekî din, cîhek naylon di navbera antenna û refleksa MS de hate danîn, ku ev pirsgirêkek din e ku bandorê li encamên çavdêrî dike li gorî encamên pêşbînîkirî.
Nimûneya tîrêjê ya antenna MIMO ya pêşkeftî (bê MS û bi MS) bi frekansa 5,5 GHz hate simulasyon û ceribandin.
Girîng e ku were zanîn ku veqetandina portê û taybetmendiyên wê yên têkildar dema ku performansa pergalên MIMO dinirxînin girîng in. Performansa cihêrengiya pergala MIMO-ya pêşniyarkirî, tevî hevrêziya pêwendiya zerfê (ECC) û qezenca cihêrengiyê (DG), tê lêkolîn kirin da ku zexmbûna pergala antenna MIMO-ya sêwirandî nîşan bide. ECC û DG ya antenna MIMO dikare were bikar anîn da ku performansa wê binirxîne ji ber ku ew aliyên girîng ên performansa pergala MIMO ne. Di beşên jêrîn de dê van taybetmendiyên antenna MIMO-ya pêşniyarkirî hûrgulî bikin.
Zencîreya Têkiliya Zerfê (ECC). Dema ku hûn pergalek MIMO-yê dihesibînin, ECC asta ku hêmanên pêkhatî di derheqê taybetmendiyên wan ên taybetî de bi hevûdu re têkildar in destnîşan dike. Bi vî rengî, ECC asta veqetandina kanalê di torgilokek pêwendiya wireless de destnîşan dike. ECC (hevahenga pêwendiya zerfê) ya pergala pêşkeftî ya MIMO dikare li ser bingeha parametreyên S-ê û emeliyata qada dûr were destnîşankirin. Ji Eq. (7) û (8) ECC ya antenna MIMO ya pêşniyarkirî 31 dikare were destnîşankirin.
Rêjeya refleksê ji hêla Sii ve û Sij jî rêjeya veguheztinê temsîl dike. Nimûneyên tîrêjê yên sê-alî yên antên j-mîn û i-mîn bi bêjeyên \(\vec{R}_{j} \left( {\theta,\varphi } \rast)\) û \( \vec {{R_{ i } }} Goşeya hişk bi \left( {\theta ,\varphi } \rast)\) û \({\Omega }\) tê nîşandan. Kûçika ECC ya antenna pêşniyarkirî di Figure 22a de tê xuyang kirin û nirxa wê ji 0.004 kêmtir e, ku ji nirxa pejirandî ya 0.5 re ji bo pergalek bêtêl pir hindiktir e. Ji ber vê yekê, nirxa ECC ya kêmkirî tê vê wateyê ku pergala MIMO ya 4-portê ya pêşniyarkirî cihêrengiyek mezin peyda dike43.
Diversity Gain (DG) DG metrîka din a performansa pergala MIMO ye ku diyar dike ka nexşeya cihêrengiyê çawa bandorê li hêza radyasyonê dike. Têkiliya (9) DG ya pergala antenna MIMO ya ku hatî pêşve xistin diyar dike, wekî ku di 31-ê de hatî destnîşan kirin.
Xiflteya 22b diyagrama DG ya pergala MIMO ya pêşniyarkirî nîşan dide, ku nirxa DG pir nêzîkê 10 dB ye. Nirxên DG yên hemî antenên pergala MIMO ya sêwirandî ji 9,98 dB derbas dibe.
Tablo 1 antenna MIMO ya metaserface ya pêşniyarkirî bi pergalên MIMO yên mîna van ên vê dawiyê pêşkeftî re berhev dike. Berawird, pîvanên performansê yên cihêreng, di nav de bandfireh, qezenc, îzolekirina herî zêde, bikêrhatina giştî, û performansa cihêrengiyê digire nav xwe. Lekolînwanan di 5, 44, 45, 46, 47 de prototîpên antenna MIMO yên cihêreng bi teknîkên zêdekirina destkeftî û îzolasyonê pêşkêş kirine. Li gorî xebatên berê yên hatine weşandin, pergala MIMO ya pêşniyarkirî bi refleksên metarûfê di warê firehiya band, qazanc û veqetandinê de ji wan çêtir e. Wekî din, li gorî antênên wekhev ên hatine ragihandin, pergala MIMO-ya pêşkeftî performansa cihêrengiya bilind û karîgeriya giştî di mezinahîyek piçûktir de destnîşan dike. Her çend antênên ku di Beşa 5.46-ê de têne diyar kirin ji antênên me yên pêşniyarkirî îzolasyonek bilindtir in, ev antên ji mezinahiya mezin, qezenca kêm, firehiya bandê ya teng û performansa MIMO ya qels dikişînin. Antenna MIMO ya 4-portê ya ku di 45-an de hatî pêşniyar kirin qezenc û karîgerîyek bilind destnîşan dike, lê sêwirana wê xwedan îzolasyonek kêm, mezinahiya mezin û performansa cihêrengiya belengaz e. Ji aliyek din ve, pergala antenna piçûk a ku di 47-ê de hatî pêşniyar kirin xwedan destkeftî û bandpêdeya xebitandinê ya pir kêm e, dema ku pergala me ya 4-portê ya MIMO-ya bingehîn a MS-ê ya pêşniyarkirî pîvana piçûk, qezenca bilind, îzolasyona bilind û performansa çêtir MIMO nîşan dide. Bi vî rengî, antenna MIMO ya metaserface ya pêşniyarkirî dikare ji bo pergalên ragihandinê yên jêr-6 GHz 5G bibe rikberek sereke.
Antenna MIMO ya fireh-based refleksa metarûxê ya çar-port, bi qezenc û îzolasyonek bilind tê pêşniyar kirin ku piştgirî bide serîlêdanên 5G li jêr 6 GHz. Rêza microstrip beşek tîrêjê ya çargoşe dide, ku bi çargoşeyek li quncikên diagonal ve tê qut kirin. Pêşniyar MS û emitera antenna li ser materyalên substratê yên mîna Rogers RT5880 têne bicîh kirin da ku di pergalên pêwendiya 5G-ya bilez de performansa hêja bidest bixin. Antenna MIMO xwedan rêzek berfireh û qezenca bilind e, û veqetandina deng di navbera pêkhateyên MIMO de û karîgeriyek hêja peyda dike. Antenna yekane ya pêşkeftî xwedî pîvanên piçûk ên 0,58?0,58?0,02? bi rêzek metaserface 5 × 5 re, bandûra xebitandinê ya 4,56 GHz ya berfereh, 8 dBi lûtkeyê û karîgeriya pîvandî ya bilind peyda dike. Antenna MIMO-ya çar-portê ya pêşniyarkirî (array 2 × 2) ji hêla ortogonal ve her antenek yekane ya pêşniyarkirî bi antenek din re bi pîvanên 1,05λ × 1,05λ × 0,02λ ve hatî çêkirin. Tête pêşniyar kirin ku di binê antenna MIMO ya 12 mm bilind de komek 10 × 10 MM were berhev kirin, ku dikare tîrêjê paşde kêm bike û pevgirêdana hevbeş di navbera pêkhateyên MIMO de kêm bike, bi vî rengî qezenc û veqetandinê baştir bike. Encamên ceribandin û simulasyonê destnîşan dikin ku prototîpa MIMO ya pêşkeftî dikare di navberek frekansa fireh a 3.08-7.75 GHz de bixebite, ku spektruma 5G li jêr 6 GHz vedigire. Wekî din, antenna MIMO-ya MS-ê ya pêşniyarkirî qezenca xwe bi 2,9 dBi çêtir dike, digihîje qezencek herî zêde 8,3 dBi, û îzolasyonek hêja (> 15,5 dB) di navbera pêkhateyên MIMO de peyda dike, ku tevkariya MS-ê piştrast dike. Digel vê yekê, antenna MIMO ya pêşniyarkirî xwedan karîgeriyek giştî ya navînî ya 82% û dûrahiya nav-hêmanên kêm 22 mm e. Antenna performansa cihêrengiya MIMO ya hêja nîşan dide, di nav de DG pir bilind (ji 9,98 dB), ECC pir kêm (ji 0,004 kêmtir) û şêwaza tîrêjê ya yekalî. Encamên pîvandinê pir dişibin encamên simulasyonê. Van taybetmendiyan piştrast dikin ku pergala antenna MIMO-ya çar-portê ya pêşkeftî dikare ji bo pergalên ragihandinê yên 5G di rêza frekansa jêr-6 GHz de vebijarkek maqûl be.
Cowin dikare antenna PCB ya berfereh 400-6000MHz peyda bike, û piştgirî bide sêwirana antena nû li gorî hewcedariya we, ji kerema xwe heke daxwazek we hebe bê dudilî bi me re têkilî daynin.