Yüksek hızlı kablosuz bağlantı için hızlanan talep - akış, IoT ve gerçek zamanlı uygulamalar tarafından yönlendirilir - spektrum verimliliği ve veriler üzerinde aplikasyon üzerinde benzer baskılar yerleştirilmiştir. Çift-polarized anten dizileri, bu zorlukların ele alınması için kritik bir teknoloji olarak ortaya çıktı, sonraki nesil kablosuz sistemlerde çalışan mühendisler ve sistem mimarları için paralel bir veri akışı sağlar.

Dual-Polarized Antenleri Anlamak

Çifte kutuplu bir anten, bu iki devletin iki veya iki bağımsız iletişim kanallarını aynı anda iletme ve alma yeteneğine sahiptir. Ortak kutuplaşma temel çiftleri dikey / kompizontal (V/H) ve ±45° slant. By isolating these two states, the anten aynı fiziksel ature and frequency deployment, etkili bir şekilde tek-polarized system ile karşılaştırıldığında ⁇ verimliliğini sağlayabilir.

Polarizasyon Çeşitliliği Temelleri

Polarizasyon çeşitliliği, alıcıdaki iki dalı birleştirerek, çift kutuplu antenler çok daha sağlam bir sinyal ve müdahale ortamı sağlar.Bu çeşitlilik kazanç özellikle kentsel kanyonlarda ve kapalı ortamlarda yansımalar bol olduğunda değerlidir.

Dual-Polarized Anten Elements

  • [FONT=0)Cross-dipole (dönüşüm) antenler:[Dönekli) İki dipoller doğru açılarda düzenlenmiştir; geniş bant genişliği ve temiz veya uçsuz desenler sunan klasik bir tasarım.
  • [FONT:0)Patch antenleri çift beslemelerle doludur: Square veya lineer yamalar ortogonal kenarlarda veya H- şekilli yuvalarla heyecanlı; diziler için kompakt ve uygun.
  • [FONT:0)Aperture-coupled yamalar:) Bir zemin uçağın arkasında bir yem hatları, iki kutuplu yüksek izolasyonu heyecanlandırmak için darbe yuvalarını kullanarak.
  • [FONT:0]Waveguide-feder diziler: Yüksek güç veya milimetre dalga sistemlerinde kullanılır, genellikle kutuplaşmaları ayırmak için septum kutupizerleri ile.

Her element türü, bant genişliği, izolasyon ve üretim maliyetine ticaret yapan ticari parçalar sunar. Modern tasarımlar giderek iki katmanlı elemanları kirişli devrelerle entegre etmek için çok katmanlı PCB proseslerinden yararlanır.

Data Throughput Dual-Polarized Dizileri ile Geliştirir

Çift-polarize dizileri dağıtmak için birincil motivasyon, ek spektrum almadan veri aracılığıyla önemli bir artıştır. Bu iki tamamlayıcı mekanizmayla elde edilir: kutupizasyon-bölge çokluxing ve MIMO (Multiple-Input multiple-Output) performansı.

Polarizasyon-Domain Multixing

İki veyatogonal kutuplaşmaları bağımsız uzaysal akışlar olarak kullanarak, çift-polarized sistemi, aynı 20 MHz kanalıyla 200 Mbps veri oranını ikiye katlayabilir. Örneğin, bir noktada-to-point backhaul sistemi, çift-polarized anten çifti, kutuplaşma limanları arasındaki iki eş zamanlı değeri destekleyebilir.

Çift-Polarized MIMO and Spatial Multixing

MIMO sistemlerinde, dual-polarized diziler, aynı fiziksel boyuttaki bağımsız uzaysal kanalların sayısını artırmak için kompakt bir yol sunar. A 2×2 MIMO sistemi, iki çift-polarize anten elementleri (dört toplam port) kullanarak, tek kutuplu bir dizin, aynı fiziksel boyuttaki iki tam zamanlı elementin aynı akış sayılarını başarmak için iki katın kapasitesini gerektirdiğini göstermiştir.

[FONT:0])Key Metrik: [Dönetici:2] Kentsel makrotel dağıtımlarında, çift-polarize diziler ortalama hücreyi% 60-80 oranında tek-polarize edilen eşdeğerlerle karşılaştırarak elde edilmiştir.

Tasarım Challenges ve Mitigation Strategies

Yüksek performanslı dual-polarized dizileri geliştirmek, izolasyon, verimlilik ve desen bütünlüğüne sahip birkaç teknik engelin üstesinden gelmek içerir.

Cross-Polarization Isolation (XPI)

İki kutuplaşma limanı arasındaki izolasyon en kritik parametredir. Zavallı izolasyon, akışlar arasında sızıntıya yol açıyor, etkili SNR'yi azaltır ve modulation order. Tipik tasarım kuralları port-to-port izolasyonu > 25 dB, 30-40 dB ile izolasyonu artırmak için arzu edilir:

  • Baluns ve 90° hibridleri karşılıklı darbe iptal etmek için besleme ağlarını optimize edin.
  • Elektromanyetik bandgap (EBG) iki kutuplu elementler arasındaki yapılar yüzey dalgalarını bastırmak için.
  • Ortak mod akımlarını engellemekle izolasyonu artıran zemin yapıları (DGS) tanımlayın.

Karşılıklı Coupling ve Desen Degradasyon

Bir dizi yapılandırmada, elementler arasındaki karşılıklı darbe, her elementin radyasyon modellerini ve etkili kutuplaşma saflığını değiştirebilir. Bu, özellikle 10-15 dB'nin izolasyonel gelişimlerini azaltan, nötralize hatları, slot tabanlı de çiftleri kullanarak, veya yakın köşe resonatör dizilerini hafifletebilir. makine öğrenimine yönelik optimizasyondaki son gelişmeler, 10-15 dB'nin izolasyonel gelişimlerini azaltan izolasyonel yapıların otomatik tasarımını etkinleştirir.

Band genişliği ve Impedance Matching

Çift-polarized dizi elemanları genellikle tek kutuplu meslektaşlarından daha dar bir şekilde bant genişliğine sahiptir, çünkü 15-25 aralığındaki oransal bant genişliği, çok fazla yuva veya dielektrik resonatör antenleriyle birlikte çalışır.

Kalibrasyon ve Dizi Tuning

Pratik dizilerde, üretim toleransları ve çevresel faktörler kutuplaşma kanalları arasındaki dengesizliklere neden olur. Robust kalibrasyon algoritmaları serideki amplifikasyon ve faz yanıtlarını hizalamak için gereklidir. Over-the-air (OTA) kalibrasyonu, yerleşik test çiftleri veya karşılıklı darbe bazlı yöntemler kullanılarak, manuel ayarlı MIMO sistemleri için manuel ayarlanabilir.

Sonraki Nesil Sistemleri için Gelişmiş Mimariler

Çift-polarized diziler, büyük MIMO, milimetre- dalganın integral bileşenlerine yönelik basit 2×2 sistemlerinin ötesine geçiyor ve yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzeyler (RIS).

Massive MIMO ile Dual Polarizasyon

5G ve ötesinde, temel istasyonlar büyük diziler (örneğin, 64×64 çift-polarize elementleri) kutuplaşma-bölgesel ayrımı ve uzaysal çoklulamayı desteklemeyi sağlar.İki-polarizasyon planı, her fiziksel elementin iki sanal anten portuna hizmet etmesine izin verir, dijital bilgi için özgürlük derecelerini kolaylaştırır. Bu yapılandırma aynı zamanda kutuplaşma-bölge ayrımına doğru bir şekilde yükleme sağlar.

Millimeter-Wave (mmWave) Dual-Polarized Diziler

24 GHz'in üzerindeki frekanslarda, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte iki katınlı bir dalga kılavuzuna (W) teknoloji ve düşük sıcaklık ko-firli seramik (LTCC) süreçleri genellikle, yüksek çözünürlükte iki katınlı radyatörler ile elde edilir. Örneğin, 28 GHz bandı için 2×2 çift-polarize edilmiş bir SIW slot serisi, 35'ten fazla izolasyon elde edebilir.

BeamInfo ile entegrasyon ICs

Modern dual-polarized diziler, aynı ara sıraya giren RF kirişi fişleriyle birlikte tasarlanır ve her kutuplaşma için bağlantı değiştiricileri içerir. Sistem iki sinyal yolu arasındaki skew ve çapraz-koupling ile ilgilidir. Gelişmiş paketler aynı ara bağlantıdaki anten dizisini ve kirişini birleştirir, bağlantı kayıpları azaltır ve gerçek zamanlı kutuplaşma yeniden yapılandırmasına olanak sağlar.

Yeniden yapılandırılabilir Dual Polarizasyon

Gelecek kablosuz ağ, dinamik kutuplaşma agtitude gerektirir - kutuplaşma durumunu sürekli olarak değiştirme veya ayarlama yeteneği (örneğin, doğrusal olmayan toparlama anteninden veya V / H ve ±45° kutuplaşma çiftleri arasında, bağlantı kurma veya azaltma koşullarını kullanarak fark edilebilir. Örneğin, yeniden yapılandırılabilir bir çift-polarize edilmiş bir yama anteni V / H ve ±45° kutuplaşma çiftleri arasında uçabilir, doğru kanal koşullarını kullanarak fark edilebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Çift katlı anten dizileri, yüksek seviyeli dörtG temel istasyonlarını karşılamak için bir temel teknoloji temsil eder ve bu seriler, yüksek çözünürlükte bulunan teleskoplu ve genişleyen tasarımlarla, kutuplaşmalı mimarilerin daha hızlı bir şekilde üretilmesine devam eder.Bu diziler zaten dörtG/5G baz istasyonları, mmWave backhaul ve uydu iletişim için uygun maliyetlidir.

Daha fazla okuma için, IEEE standartlarına anten kutupizasyon ([Dönetici:0)IEEE Anten Standartları) ile iki kutuplu MIMO sistemleri üzerinde kapsamlı bir araştırma () 5G için çift-Polarized Antenler için (Döneticileri için) ve mmWave dizileri için en son tasarım kılavuzları ()