האבולוציה מ-5G ל- 6G Antenna Systems

הקפיצה מ 5G ל 6G מייצגת יותר מצעד דורי בטכנולוגיה אלחוטית. 6G צפויה לספק את שערי הנתונים שיא של עד 1 Tbps, עצלות תת-מילות, ותמיכה בקישוריות מסיבית על פני סביבות עירוניות צפופות, IoT תעשייתי, ומגבלות מתקדמות של חישה בגודל של קומפקטיות בגודל של קומפקטיות בגודל של אנטנות אלה הן מערכת אנטנה 5G Massive MIMO בדרך כלל לפעול ב קיבולת גבוהה 6GHz ו-GHz).

נהגי מפתח לחדשנות של אנטנה

מספר כוחות מניעים את האבולוציה המהירה של עיצוב מערך אנטנה עבור 6G. ראשית, הביקוש עבור > 100 Gbps משתמש באמצעות חישוב דורש יעילות ספקטרלית קיצונית, שניתן להשיג רק באמצעות תצורה כיווןית מאוד, הסתגלותית.שנית, התפשטות של מכשירים מחוברים בערים חכמות, מערכות אוטונומיות, ותאומים דיגיטליים דורשים פתרונות אנטנה מדרגיים שיכולים להתמודד עם צפיפות משתמשים גבוהה.

אדריכלות: Antenna Array Architectures for 6G

מערךים מסורתיים של תכנון, תוך יעילות בתדרים נמוכים יותר, הופכים קשים יותר ויותר להבין בלהקות terahertz עקב ייצור סובלנות, הזנה מורכבות רשת וריכוז חום. בתגובה, כמה אדריכלות חדשנית מתעוררים כמו לפנינרים עבור מערכות MIMO 6G Massive.

משטחים חכמים (RIS)

החוקרים המתחדשים של פני השטח, הידועים גם כמשטחים חכמים, הם מנגנונים פסיביים או סמי-פסיים של אלמנטים באורך גלי-גל שיכולים לשלוט באופן דינמי בשלב, amplitude, וקוטב של גלים אלקטרומגנטיים משתקפים או משודרים, בניגוד לשיטות סטנדרטיות של RIS, לא דורשות שיפור בשרשרת RF או עיבוד בסיס.

מבנים היברידיים

מלא של עסקאות דיגיטליות, שבו כל אלמנט אנטנה מחובר לרשת RF משלה ו- ADC / DAC, מספק גמישות אופטימלית וביצועים אבל הופך ללא הגבלה כוח-רגישות ויקרה כמו יסוד ספירה עלייה לתוך אלפי.התמודיע ההיברידי מציע קרקע ביניים מעשית על ידי פיצול עיבוד של זמן רב יותר בין דומיינים דיגיטליים.

סיקור: Ultra-Dense Array Configurations

מערך ה-PCS, עם אלמנט הספג על סדר λ/10 או פחות, הם תכונה מוגדרת של 6G Massive MIMO בלהקות teratz. at 300 GHz, פאנל 1 ס"מ2 יכול להחנות מעל 10,000 אלמנטים אנטנה קיצוניים אלה מאפשר לבודדים מאוד עם דיוק תת מדרגה גבוהה ופותחת את הדלת למגוון רחב של טמפרטורות חסרות תקדים, עם זאת, כגון סוללות קשות יותר, כגון שבץ עמוק יותר, 000 עמידת משקל עמוק, 000.

« מהדורות ו-Conformal Arrays

מעבר למסגרות מסורתיות של אנטנות אנטנות לוגיות מצטברות ליישומים 6G הדורשים כיסוי מדרגה 360 או שילוב לתוך משטחים לא-מתכננים כגון גופי רכב, חזיתות בנייה, או מל"טים ממזגים הוכיחו את המערך הגלקטי של 1B, עם אלמנטים מבוזרים יותר ויותר על פני כדור, מציע isotropic beam הנעה עם רווח עקבי על פני כל הזווית, ביטול הניכים המשתנים המשתנים המשתנים של מקיפים של אלקטרוניקה, כולל ספקטרום של 2.

עיבוד מהיר ו- Signal

אלגוריתמים של 6G חייבים לפעול רוחב פס terahertz תוך שמירה על נטיות נמוכה והתאמה במהירות ערוצים משתנים. גישות קוד מסורתי מבוסס ו DFT מבוסס beamforming אינם מספיק עבור הסביבות דינמיות מאוד, גבוהה ירידה גבוהה האופייניות להפצת תת-THz.טכניקות מתפתחות ממינוף מכונות למידה, דחוס, sensing, ו- מיפוי כדי לספק ביצועים חזקים.

AI-Driven Fitive Beamforming

למידה עמוקה, במיוחד למידה מורשת רשתות עצביות אבולוציה, מוחל על מנת להיות מזוהה בשלושה תחומים מרכזיים: בחירת אות, מעקב חישובי וניהול הפרעה. אלגוריתמים בחירת באם לומדים לחזות את זוג החלב האופטימלי בין תחנת בסיס למשתמש בהתבסס על מיקום ומדידות ערוץ היסטוריות, צמצום החיפוש הממצה המופעל על ידי ניהול נתונים רחב של מערכות למידה, כולל שיטות הפעלה של AIFDate מרכזי במקרים רבים של ניהול נתונים.

Terahertz Beam Management

בתדרים terahertz, beamwidths יכול להיות צר כמו 0.5-1 תואר, מה שהופך את beam ניהול רגיש מאוד התנועה של המשתמש, מחוות יד, ואפילו נשימה.יתר על כן, זמן קוהרנטיות ערוץ ב 100 GHz ומעלה הוא על סדר המיקרו-שניות בשל השפעות דופלר, כלומר מעקב חייב לעדכן בשיעורי kHz.

חומרים מדע ומרקם פורצים דרך

הביצועים של מערך אנטנה 6G מוגבל ביסודו על ידי חומרים זמינים. אותות תת-THz סובלים מעצימות גבוהה ב dielectrics קונבנציונלי, ואפילו וריאציות קטנות בתכונות החומריות יכול לגרום שגיאות שלב משמעותיות על פני מערך גדול.

חומרים ומוליכים מתקדמים

(חומרים נחושת, מבנים מהונדסים עם תכונות אלקטרומגנטיות לא נמצאו בטבע, מציעים שני יתרונות מרכזיים עבור עיצוב אנטנה 6G: ספיגה מושלמת עבור בידוד, ואינדקס רפלקאקטיבי שלילי עבור עדשות.מבמבנה אלקטרומגנטי מבוסס מטא-חומרי יכול לדכא גלי פני השטח והפיכה הדדית בין אלמנטים ארוזים על פני השטח, שיפור יעילות גבוהה על ידי 2- 3D. Gradient-in-in-Dirtexmaterials יכול לשמש עיצוב עדשות חד-מחדשהגמישות גבוהה של פונקציות.

3D הדפסה ותוספת ייצור

ייצור אדרנלי הוא מהפכה אנטנה prototyping וייצור על ידי המאפשרים גיאוגרפיות מורכבות כי הם בלתי אפשרי עם שיטות תת-מטרוטיביות קונבנציונליות. עבור ⁇ 6G, הדפסה 3D מאפשר ייצור של רשתות האכלה גל עם מעברים חלקה, נמוך, בעוד עדשות דיאלקטריות עם סימולציה מחזורית באופן דרסטי, ואנטנות בהתאמה עם ערוצי קירור משולבים 3D.

סקביליה, אינטגרציה ועיצוב מערכת

מעבר מטיפוסי מעבדה לתשתיות 6G קיימא מבחינה מסחרית דורש פתרון בעיות ואתגרי שילוב ברמות מרובות: אלמנט האנטנה עצמו, מודול המערך, יחידת הבסיס, ואת הרשת.

אדריכלות: Modular Array

מודולריות מתפתחת כעיקרון עיצוב מפתח עבור מערכות אנטנה 6G במקום לבנות מערך מונוליטי יחיד, מעצבים בונים מערך אזכורים מנקודות קטנות יותר או תת-קרקעיות שניתן לייצר באופן עצמאי, לבדוק ולהרכיב.כל אריח מכיל תת-קבוצה של אלמנטים אנטנה, רכיבי חזית RF, ועיגולי קירור מקומיים.

ניהול עשיר בקרנות עתדות

צפיפות האלמנטים היעילה הקיצוניים של מערך 6G מתמקדת בדור חום בנפח קטן. Power amplifiers, משמרות שלב ואלמנטים לעיבוד דיגיטלי כל אחד לתרום לעומס תרמי, ללא ניהול תרמי יעיל, טמפרטורות יכול לעלות על מפרטים, המוביל להידרדרות ביצועים, אמינות, או ירידה של רכיבי שלב תפעולי כמו קירור אוויר או כיור חום הם לא מספיקים במדיקות מעל 10 / 2.

עלויות ייצור יעילות

עבור 6G כדי להשיג אימוץ המוני, אנטנות יש צורך במינונים שונים של תרחישים פריסה - תאים עירוניים, כיסוי כפרי, נקודות חמות מקורה ופלטפורמות vehicular. זה דורש שינוי מחומרים יקרים, נמוך ותהליכים לנפח גבוה של CCN, עלויות סיליקון-Fite מפותחות על ידי סיליקון סטנדרטי או סיGe BCMOS תהליכים מועדפים לשילוב RFIC בשל ההקמה שלהם ורמות של חלקיקים סטנדרטיים של קיבולת נמוכה (FSA) באמצעות סיליקון נמוך יותר של סיליקון (מערכת מוגבלת) סיליקון סטנדרטית (מערכת מוגבלת) סיליקון סטנדרטית (מערכת מוגבלת) סיליקון סטנדרטית (מערכת מוגבלת) סיליקון סטנדרטית (APTS) היא כבר CMOS) CMOS (Rate) סיליקון סטנדרטית) או CMS) CMS) סיליקון סטנדרטית של סיליקון סטנדרטית (Rate תרכובת (R.

שיקולים מעשיים

ההתקדמות התיאורטית בעיצוב אנטנה חייבת להיות מאומתת מפני תנאי פריסה בעולם האמיתי. שני תחומים של דאגה מיוחדת ל-6G הם אינטראקציה עם סביבות עירוניות ומבניות וניהול של התערבות.

בסביבה עירונית ו-Indooragation Environment

אותות תת-THz רגישים מאוד לחסום על ידי מבנים, חומצה, כלי רכב ואפילו גוף אנושי. בקניון העירוני, חלונות beamwidths צר עשויים להיות חסום על ידי הולכי רגל יחיד או מנורפוסט, גרימת טיפות קישור פתאומיות כדי להפחית את זה, 6G מערכות הם לחקור רב-קשריות, שבו משתמש שומר על קישורים עם תחנות בסיס מרובות או RIS בו זמנית עם אנטמונים.

אסטרטגיות מינוף

השילוב של מערך אנטנה אולטרה-חושית, צפיפות משתמשים גבוהה, וספקטרום משותף יוצר אתגרים משמעותיים בגישות מסורתיות המבוססות על שימוש בתדירות שברירית או חלוקת קוד אינם מספיקים בפסיבי רוחב פס של terahertz במקום, 6G מסתמך על הפרעות מרחביות באמצעות אותות מתקדמים של ניהול רחב יותר של משתמשים (באמצעות מנגנונים מרובים של ניהול חומרים מתקדמים) עם מידע על הגבלת זמן תקשורת לא רצויה או מינימלית של תקלות מקומות (Cretexretexing) מקבצי אבטחה) הופך להפרעות אבטחה מהירה יותר של אבטחה מהירה יותר, כגון אופטימיזציה מרחוק של אבטחה מרחוק של משתמשים (מסטרולטיבית של אבטחה) להפרעות אבטחה לטווח ארוך טווח חיצוניות (מתקני אבטחה).

כיוונים עתידיים של Outlook ומחקר

המסלול של עיצוב אנטנות עבור 6G מאופיין על ידי התכנסות בין דיסציפלינות: אלקטרומגנטים, ייצור למחצה, חומרים מדע, עיבוד אותות, למידת מכונה ואופטימיזציה רשתית בטווח הקרוב, אנו מצפים לראות מודולים סטנדרטיים של 6G אנטנה מודולים ממוכרי תשתיות מרכזיים על ידי 2028 עד 30, תוך מינוף של רבים של המגמות שתוארו לעיל.