הגדלה צריכה עבור אנטנות הסתגלות

מערכות תקשורת אלחוטיות מודרניות פועלות בסביבה מגובשת ודינמית יותר ויותר.מהפכה של תעבורת מידע נייד לדרישות האינטרנט של הדברים (IoT) והדוחף לכיוון 6G, היכולת להסתגל בזמן אמת הפכה לדרישה קריטית של אנטנה מסורתית קבועה, בעוד אמין, הם מוגבלים מטבעם: פעם בנוי, תדירות, דפוס קרינה, וקוטביזציה הם סטטיים.

מה הם אנטנות ניתנות להגדרה?

בליבתם, אנאנטנות ניתנות להגדרה מחדש הן אנאנטנות שיכולות לשנות באופן מכוון אחד או יותר מפרמטרים התפעוליים שלהם לאחר הפריסה.שינוי זה מושג באמצעות שילוב של רכיבים או חומרים משתנים להגיב גירויים חשמליים, מכניים או אופטיים.בניגוד לאנטנה קונבנציונלית המיועדת לתזמורת תדר יחיד או דפוס קרינה קבוע, אנטנה מחדש יכולה לעבור בין מספר מדינות.

המנגנונים מאחורי הגדרה מחדש משתנים.כמה אנאנטות משתמשות מתגים מוצקים כמו PIN diodes או שדה-אפקט טרנזיסטורים (FET) כדי לחבר או לנתק חלקים של המבנה הרדיאלי. אחרים מסתמכים על מערכות מיקרו-אלקטרוניקה (MEMS) עבור מעבר לינארי גבוה או סדקים של ארגנר עבור חומרים טננות מתקדמת יותר כגון גבישים, לחץ דם, לחץ דם (ST) או יישום של כוח גרף של תפקוד איטי (Ric) או גרף של יעילות) או גרף אדפטומטי (Ric) עבור תכונות) עבור גרף (Rateial) או גרף (Raterearerarerretratanateretratanive) עבור גרף (Rateial) עבור גרף) עבור גרף (Rateretratial) עבור גרף (Ratetial) עבור גרף (Ratetial) עבור גרף) עבור גרף (Ratetial) עבור גרף (Rretranicance) עבור גרפים) עבור גרף (Rateretranictices עבור גרפים עבור גרפים עבור גרפים) עבור גרפים) עבור גרפים) עבור גרפים) עבור גרפים עבור

טכנולוגיות נהיגה ב-Reviewurability

PIN Diodes ו-RF Switches

דידות PIN הן בין הרכיבים הנפוצים ביותר עבור אנטנה ניתנת להגדרה.הם מציעים זמני מעבר מהירים (nanothers), אובדן הכנס נמוך, בידוד גבוה במצב על / off. מהנדסים משלבים את pIN diodes לתוך האנטנה מתכתליזציה, לעתים קרובות בנקודות אסטרטגיות כגון פערים או לאורך הקצוות קורנים.

מערכות מיקרו-אלקטרוניקה (MEMS)

מתגי RF MEMS מספקים גישה אחרת, שילוב האמינות המכנית של מתג מגע פיזי עם הגודל הקטן של מיקרו-תזונה. MEMS מתגים מציג אובדן כניסה נמוך מאוד, לינאריות מעולה, רוחב פס רחב, מה שהופך אותם אטרקטיביים עבור יישומים ביצועים גבוהים כגון תקשורת לווינית ומערכות הגנה.המשתים העיקריים שלהם הם מעבר איטי יותר (מיקרו שניות למילימטרים) בהשוואה לטבוליות PIN, ולפעול גבוה יותר עבור חומרים מתקדמים, הם עכשיו, הם חומרים מתקדמים יותר, והם נמצאים בתדירות גבוהה יותר, הם חומרים מתקדמים יותר, כי הם נמצאים כיום, כי הם שיפור אריזות.

Varactor Diodes and Continuous Tuning

עבור יישומים הדורשים כוונונים חלקה, מתמשכים ולא מדינות דיסקרטיות, varactor diodes הם בחירה נפוצה.המכשירים האלה מתנהגים כמו capacittors מבוקר מתח, שינוי הכנפיים שלהם כאשר הטיה הפוכה מוחלת.כאשר ממוקמים ב resonator של האנטנה, ה- varactor משמר את תדירות reconson על פני טווח מתמשך.זה שימושי במיוחד עבור מערכות קוגניטיביות כי חייב להתאים לכל ספקטרום אפשרי עבור כל ספקטרום אפשרי טיפול מוגבל, אך כולל יעילות מוגבלת של כוח.

חומרים בלתי ניתנים להשגה: גבישים נוזליים, פראואלקטרים, וגרפן

מעבר לרכיבים מוצקים של המדינה, חומרי טוטליים פותחים אפשרויות חדשות. גבישים נוזליים (LCs), למשל, יש קבועים דיאלקטריים אסטריים חד-חמצני משתנים כאשר שדה חשמלי משנה את הכיוון המולקולרי. LC-based אנטנה יכול להשיג תדירות טונה ברציפות או שינוי שלב ללא שינוי מהירות המעבר של חומרי פרנואלקטרי כמו BST (btrontium titanate) להציג רישיון תלוי, המאפשר לנטראקטיביות, המאפשרת טיפול אלקטרוני, ומאפשרת לתקני טונה מתקדמים, כלומר, יכולות להיות ממריצים סטנדרטיים, קומפקטיים, קומפקטיים, כגון קומפקטיים, קומפקטיים, קומפקטיים, אנטים, אנטרקטיביים, כלומר, אנטים, מאפשר אנטומטרים, 000, עם תכונות מסחר אנטן סטנדרטיים, מאפשר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, מאפשר אנטנות מסחר אנטנות מסחר אנטומטרה, מאפשר אנטומטרה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, מאפשר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

מטא-חומרים ומטגניפיטים

מבנים אלקטרומגנטיים מלאכותיים, הידועים כמטא-חומריים, יכולים להיות מעוצבים עם תכונות שאינן מצויות בטבע. על ידי הטמעת אלמנטים פעילים כמו varactors או מתגים לתוך תאי יחידה המטריאליסטית, מהנדסים ליצור "בלתי-אפשריים" או "אקטיבי" חומרים חומרים שיכולים לשנות את הכדאיות היעילה שלהם ואת ההיתר שלהם בזמן אמת. מבנים אלה מאפשרים עם יכולות של משחה, גלימה, או אפילו שליטה דינמית של אנטנות דלתיים - במיוחד עבור אנטנות מולקולרית-מחדשה-במיוחד.

סוגים של Reconfiguration

תדירות Requency Reconfigation

אנאנטנות חד-משמעיות יכולות להתאים את להקת התדר התפעולית שלהם כדי להימנע מהתערבות, לתמוך בסטנדרטים מרובים, או לנצל הקצאות ספקטרום שונות.לדוגמה, אנטנה אחת יכולה לכסות Wi-Fi ב-2.4 GHz, 5 GHz, ואת להקת 6 GHz המתעוררת על ידי מעבר או כוונון המבנה ההדהד שלה.זה מבטלת את הצורך באנטנות נפרדות עבור כל להקה, לחסוך חלל במכשיר.

תבנית Reuration

אנאנטנות חד-משמעיות לשנות את הכיוון או הצורה של קרן הקרינה שלהם.זה קריטי עבור מערכות כי חייב לעקוב אחר משתמשים נעים, להפחית התערבות מכיוונים ספציפיים, או טופס אפסים הסתגלות. beam-steering יכול להיות מושג על ידי הפעלת באופן סלקטיבי אלמנטים שונים במערך או על ידי שינוי של שלב ההפצה. יותר עיצובים חדשניים משתמשים אלמנטים parasitic עם עומסים להנעת ציוד העיקרי של 5G) הוא מאפשר מסד מרכזי עבור מרכזי (Moperation) ו-iperation 5G).

Polarization Reconfiguration

התצורה מחדש של Polarization מאפשרת לאנטנה לעבור בין ליניארי (מיסיוני / סוסיונסטל) לבין מעגלי (שמאל יד / ימין) קוטביזציה.זה בלתי חוקי עבור תקשורת לווינית שבו מגוון קוטבי לחימה מתנדנד, או עבור מערכות שצריכים להתאים לערוצי הפחתת ה-Clocking. Reuring קוטביזציה לעתים קרובות כרוך בהחלפת רשת ההזנה או שינוי הצורה של הרדיואקטיביסט, למשל, יכול לשנות את ה-Pratching.

המונחים: Reconfiguration

העיצובים המתקדמים ביותר משלבים שתי טכניקות של שינוי מחדש בצמצם יחיד.אנטנה מורכבת-מחדשת עשויה במקביל לכוונון את התדר שלה, לעצב את התבנית שלה ולשנות את הקיטוב שלה.השגת דרגות מרובות של חופש ללא התערבות הדדית או מורכבות מוגזמת היא אתגר עיצוב משמעותי.אנטנות אלה הן הגביע הקדוש עבור מערכות רדיו ופלטפורמות קוגניטיביות מוגדרות תוכנה, שבו גמישות מקסימלית נדרשת טביעת רגל קומפקטית.

עקרונות עיצוב ומסחר

עיצוב אנטנה תצורה מחדש כרוך איזון כמה מטרות סותרות.הכלה של אלמנטים כוונון בהכרח מוסיף אובדן, אשר מפחית יעילות קרינה. Switches ו varactors להציג קיבוליות parasitic והתנגדות שיכולה לקלקל את האנטנה או decontrated גלימות התאמה.רשת ההטיה עבור רכיבים אלה חייב להיות בקפידה כדי למנוע התערבות עם שדות קורנים, בנוסף ביצועים של גלאז 'מתאים לאורך כל הסימולציות, על פני סימולציה משולבת, לעתים קרובות על פני מודלים עיצוב מלא של תאים.

טיפול בכוח לינאריות הם גם קריטיים, במיוחד עבור משדרים. pIN diodes ו-varactors יש מגבלות כוח מעבר אשר הם הופכים לא ליניארים, יצירת הרמוניים ומוצרי בידוד. mMS מציעים לינאריות טובה יותר אבל עשוי להיות איטי יותר. חומרים בלתי ניתנים להשגה כמו גבישים נוזליים יכולים להתמודד עם כוח מתון, אבל דורש נהגים בעלי מתח גבוה.

יישומים במערכות אלחוטיות מודרניות

5G ו-6G Networks

רשתות הדור החמישי (5G) מסתמכות על רשתות MIMO מסיביות ו- beamforming כדי לספק שיעורי נתונים גבוהים.אנטנות Reconfigurable מאפשרות תחנות בסיס להתאים באופן דינמי את דפוסי האגם שלהם כדי לעקוב אחר משתמשים, שיפור הכיסוי והקיבולת. בתדרים גליגלים מילימטריים, מנגנונים הניתנים להגדרה מחדש יכולים לעבור בין מצבי קרינה שונים כדי לטפל בחסימות סביבתיות.

תקשורת אווירית ולוויינים

לוויינים פועלים בסביבות קשות שבהן גימברליזם מכני יקרים ומוכנים לכישלון.אנטנות חד-משמעיות של דפוס מספקות מקלע אלקטרוני, המאפשר ללוויינים לכסות אזורים גיאוגרפיים שונים או לעקוב אחר תחנות קרקע ללא חלקים נעים. תצורה תדירות היא גם ערך עבור לווינים אשר חייבים לגשת להקות מרובות (למשל, C-band, Ka-band-band), על פני חייהם של חברות לוויינים כגון metamo-Fal-F-of-F-of-of-of-Fal-sur-R.

מערכות צבאיות וקטקטיות

מערכות תקשורת צבאיות דורשות עמידות, הסתברות נמוכה של יירוט, והתאמה. אנטנות Reconfigurable יכולות לשנות את תדירות ההפעלה שלהם כדי להציץ על פני ספקטרום רחב, מה שהופך את ה-Jacking ו-Eavespping יותר קשה. הם יכולים גם לשנות את התבנית שלהם כדי לבטל את חסימות האויב או להתמקד אנרגיה בכיוון הרצוי.

אינטרנט של דברים (IoT) ומכשירים חכמים

ב-IoT, מכשירים לעתים קרובות צריכים לתקשר על סטנדרטים מרובים (Zigbee, BLE, Wi-Fi, LoRa) ולפעול בסביבות מגוונות.אנטנה חד-משמעית אחת יכולה לכסות את כל הלהקות האלה, צמצום מספר האנטנה הדרושה חיישן קומפקטית node.תבנית מחדש דפוס יכול גם לעזור למכשירים IoT בבתים חכמים או במפעלים כדי לכוון את הקרינה שלהם ממכשולים מתכת או לעבר מספר התקנים מחוברים, כמו גם אנטנות, שיפור אנטנות.

רדיו קוגניטיבי ו- Dynamic Spectrum Access

מערכות רדיו קוגניטיביות חושות באופן אוטומטי ספקטרום לא בשימוש ולהתאים את השידורים שלהם בהתאם.אנטנות חד-משמעיות הן התאמה טבעית, שכן הן יכולות לכוון לכל ערוץ זמין.דפוס דפוס יכול להפחית עוד יותר את ההתערבות עם משתמשים ראשוניים על ידי הצבת אפסים בכיוון שלהם.כמה פלטפורמות רדיו קוגניטיביות משלבות אנטנות קוגניטיביות עם אלגוריתמים למידה ממוחשבת כדי לבחור את המדינה האופטימלית המבוססת על מדידות בזמן אמת.

השוואה עם Antennas מסורתיים

אנטנות מסורתיות הן פשוטות יותר, זולות, ולעתים קרובות יש יעילות גבוהה יותר כי הן חסרות את ההפסדים מרכיבי כוונון.עם זאת, הן קבועות במאפיינים שלהן, הדורשות אנטנה מרובות כדי לכסות להקות או דפוסים מרובים, זה מכפיל את הגודל, עלות ומורכבות העיצוב. אנטנות תצורה מחדש מציעים את הסביבה המנוגדת לפתרונות סטנדרטיים, רק ללא מגבלות הפעלה קלות, או טכנאים, הן יכולות הפעלה.

מחקרים אחרונים ומחקרים אחרונים

דוגמה בולטת אחת היא אנטנה טטנית תצורת תדר שפותחה באוניברסיטת קליפורניה, אירווין, המשתמשת פולימר גביש נוזלי (LCP) substrates ו PIN diodes כדי לכסות את טווח 2-6 GHz עם aperture יחיד. האנטנה מציגה טוב יותר מ 85% יעילות בכל המדינות ו נבדקה בפלטפורמת רדיו מוגדרת תוכנה.

מוצרים מסחריים מופיעים גם ב-FLT:0 [Alcan SystemssveFLT:1] פיתחו אנטנה ניתנת להגדרה מחדש עבור מסופי לוויין המשתמשים בטכנולוגיית גביש נוזלית כדי לנווט במזומנים באופן אלקטרוני, בדומה, FLT:2Collins AerospaceearFLT 3 (כיום חלק מ- RTX) מציעה אנטנה מחודשת עבור מטוסים צבאיים שיכולים לפעול על פני להקות מרובות מעמודי של מאמרי תצוגה מקיפים של ALT5:

כיוונים עתידיים ומגמות מתפתחות

אינטליגנציה מלאכותית להגדרה אוטונומית

ככל שמספרן של מדינות אנטנה אפשריות גדל (במיוחד עבור עיצובים מורכבים, בחירת התצורה האופטימלית הופכת לבעיה אופטימיזציה לא-טריוויאלית. Machine Learning אלגוריתמים, במיוחד למידה עמוקה חיזוק, מוחלים על מנת ללמוד את מצב האנטנה הטוב ביותר המבוסס על מדדים איכותיים, נתוני חיישן, או תנועת משתמשים חזוודה.זה מאפשר לאנטנה לפעול באופן אוטונומי ללא עץ טרום-מוגדר, להסתגל לתרחישים אמיתיים.

משטחים חכמים (RIS)

RIS הוא מושג מתפתח במהירות שבו מגוון רחב של אלמנטים פסיביים, ניתנים להגדרה ממוקמים על קירות או משטחים אחרים לשלוט בסביבה ה propagation. משטחים אלה יכולים לשקף, השבירה, או לספוג גלי אירועים באופן שניתן לספוג, ביעילות להפוך את הסביבה לחלק ממערכת התקשורת. בעוד לא רק אנטנה עצמם, רכיבי RIS בנויים על אותן טכנולוגיות חד-משמעיות - תמיד, מטבוליזם זה יהפוך מאוד.

אינטגרציה עם רדיו מבוסס תוכנה

הסינרגיה בין רדיוים המוגדרים בתוכנה (SDR) לבין אנטנה הניתנים להגדרה יוצרת פלטפורמה אלחוטית מתאימה לחלוטין.SDR מטפל בעיבוד פס הבסיס, בעוד האנטנה מתאימה את התכונות הקדמיות שלה יחד, הם יכולים ליישם תכונות רדיו קוגניטיביות, שיתוף דינמי ואפילו תקשורת דופלקס מלאה.

חומרים מתקדמים ומרקיגה

אלקטרוניקה מודפסת, ייצור תוספים (3D הדפסה), ו substrates גמישים מאפשרים לייצר אנאנטנות חד-משמעיות בעלות נמוכה יותר ועם גורמים חדשים טופס.לדוגמה, אנטנה קונפוראלית שניתן להתחבר משטחים מעוקלים הם אידיאליים עבור מכשירים לבישים ויישומים לרכב.שילוב של גרפן וחומרים אחרים 2D עשוי לאפשר רכיבי אנטנה אולטרה-נמוך, במיוחד בתקופות שבהן תדרים סטנדרטיים יכולים להמשיך את הסימולציה של כלים מתקדמים יותר.

מסקנה

אנאנטנות תצורה מחדש מייצגות שינוי פרדיגמטי ממבני קרינה קשיחים, חד-פעמיים ועד לחידושים גמישים, רב-מנועיים שיכולים להסתגל לסביבה שלהם.שילוב של דיודות PIN, מתגי MEMS, varactors, וחומרים טונה כבר נכנע מכשירים מעשיים עבור 5G, לווייני, מערכות השקעה צבאיות ו-IoT, בעוד אתגרים נשארים - במיוחד ביעילות, טיפול, עלות, ועלויות של התפתחותיות גבוהות יותר, ומהירות גבוהה יותר, כמו גם כן, עוזר אלגוריתמים של מערכות פיתוח אלחוטית יעילה יותר.