وتقدم هذه المادة دراسة حالة مفصلة عن تصميم هوائي ذي رقعة عالية الجودة يُستخدم على النحو الأمثل لنظم الاتصال ذات الـ 5 جي، ويشمل مبادئ التصميم الرئيسية وعمليات المحاكاة وإجراءات الاختبار التي تنطوي على وضع هوائي فعال لتطبيقات عالية التردد.

أهداف ومتطلبات التصميم

وكان الهدف الرئيسي هو تطوير هوائي ذي ربح عال وتوجيه لضمان نقل إشارات 5G موثوق بها، والتصميم اللازم للعمل بكفاءة في إطار النطاق الترددي 28 GHz، الذي يستخدم عادة لشبكة 5G.

عملية التصميم

وشملت عملية التصميم اختيار مواد فرعية مناسبة، مثل روجرز RT/duroid، لدعم عملية التردد العالي، وقد حُسبت أبعاد التصحيح على أساس الموجة وتواتر الترددات المتردية المرغوب فيها، واستُخدمت تغذية الميكروسيب لاستئصال الشقة، وأُدمجت طائرة أرضية لتعزيز التوجيه.

وقد استخدمت أدوات محاكاة مثل استديو الموجات الدقيقة التابع للجنة العلم والتكنولوجيا أو محطة الفضاء العليا لتعظيم بارامترات الهوائي، وأجريت تعديلات متكررة على حجم التصفيق، والوضع الغذائي، وأبعاد الطائرات الأرضية لتحقيق أقصى قدر من المكاسب وتقليل فقدان العودة إلى أدنى حد.

الاختبار والنتائج

وقد اختُتِقَت النماذج الأولية على أساس التصميم الأمثل، وخضع الهوائيون للاختبار في غرفة كهربية لقياس الكسب والنمط الإشعاعي ومطابقة الارتداد، وأظهرت النتائج مكاسب تزيد على 15 د.بي، مع وجود عرض شعاعي ضيق مناسب لتطبيقات الـ 5 جي.

وقد تطابقت البيانات المقاسة تنبؤات المحاكاة عن كثب، مما يؤكد فعالية عملية التصميم، وقد أثبت الهوائي وجود أداء مستقر عبر نطاق الترددات المستهدفة، مما جعله ملائما للاندماج في أجهزة الاتصال ذات النطاق الترددي.