Ultra-bölgeli anten dizilerinin 5g ve Ötesinde Gelişimi

Kablosuz iletişim teknolojilerinin hızlı evrimi, çok geniş frekans spektrumu üzerinde çalışabilme yeteneği için acil bir ihtiyaç yarattı, daha düşük gecikmeli ve daha güvenilir bağlantı. Ultra- çapındaki veri bandı (UWB) anten ve sağlam iç mekan konumları geliştirmektedir.Bu dizileri geliştirmek, ancak elektromanyetik tasarım, materyaller ve besleme ağları için yenilikçi çözümler sunma yeteneği kazandırmak.

Ultra- çapındaki anten dizilerinin temelleri

ultra geniş bantlı bir anten dizisi, tutarlı performansı korumak için tasarlanmış bir tür radiating elementleri koleksiyonudur - 60 GHz'ye kadar frekanslar ve kutuplaşma - genellikle on yıl veya daha fazla. 5G ve ötesinde, UWBBB'ler alt-6 GHz bandının yanı sıra, 34 GHz'ye kadar dalga geçmek için düşük frekanslılar ve daha yüksek hız sağlar. Anahtar performans ölçümlerinin yanı sıra, yüksek çözünürlükte 2:1'in altında kalır.

Türlümleme elemanı seçimi kritik. Common UWB element türleri Vivaldi (tapered slot) antenler, yaytie dipoles, planlı monopoller, raktal şekilli yamalar ve günlük-dönüm yapılar. Vivaldi kasetleri, üst üste bantlı boşluklar ile mükemmel bir şekilde dekore edilmiştir (genellikle >10:1) ve simmetrik desenler, lineer ve planlayıcı diziler için popüler hale getirir. Bowtie elemanları, daha basit geometri ile orta bantlı tasarımları sağlarken, yüksek çözünürlükte geometriler için çok sayıda rektörlü pencereleri heyecanlandırır.

Dizi konfigürasyonları, doğrudanlığa ve form faktörüne göre seçilir. Linear dizileri 1D kiriş yönlendirmesi için uygundur; planlayıcı diziler, 2D yönlendirme sağlar ve temel istasyonlarda ve kullanıcı ekipmanlarında yaygındır; aerodinamik veya estetik nedenlerle eğri yüzeylere uygundur. Sparse dizileri yan-lobe kontrolü yaparken element sayılarını azaltır ve non-uniform spacing geniş bant genişliğine kadar yaygın olarak genişletilebilir.

Tasarım Challenges and Solutions

UWB anten dizilerini tasarlamak, dikkatli ticaret ve ileri teknikler gerektiren birkaç ilgili zorluk getirir.

Impedance Matching Across Band genişleyen

Geniş bir frekans aralığı üzerinde düşük VSWR korumak genellikle ilk engeldir. Her bir elementin kendi kendine bağlılığı frekansına ve eksteorasyon bağlantılarından daha fazla ayrıştırıcı yükler (çok katmanlı çeyrek dalga transformatörler gibi) ve entegre balun (örneğin balunlar) standart olarak kullanılması gerekir.

Karşılıklı Coupling ve Onun Mession

Seri elementler arasındaki karşılıklı darbeler, elementler arasında yan-lobe seviyelerini arttırır ve körlüğe neden olabilir - belirli tarama açılarında tam bir yansıma.UWB serisi için, etki frekans bağımlı ve sorgulayıcı yöntemlere meydan okumaz (EBG) yapılar, ya da toprağa uygun olmayan yapılar (DGS), nötralize edici yüzeylerde ve yüksek çözünürlüklü yüzeylerde kullanılan diğer yaklaşımları kullanarak üst düzeye çıkarmaktır.

Radyasyon Deseni Ekserency

Gürültülü ışınlama ve yön bulma için istikrarlı bir radyasyon modeli gereklidir.Anabilimcinin faz merkezinde, kiriş genişliği ve ön geri dönüş oranı sorunludur. Çözümler simetrik element geometrileri (örneğin, dengeli Vivaldi), parasitik yönetmenler veya köşetörleri ekleyerek ve sürekli olarak incelenen yapılar üzerinde bulunan dielektrik lensleri veya boşlukları kullanarak.

Malzemeler ve Kumaş

Malzeme seçimi doğrudan bant genişliği, kaybı ve termal stabiliteyi etkiler. Low-loss RF substratları Rogers 4003/4350, Filtre kompozitleri ve sıvı kristal polimer (LCP) panjurlar için yaygındır. mmWave için, LTCC (düşük ısıtılmış seramik) veya yüksek frekanslı yüzeyler, ek ağırlık ve kayıp ile elvesti silikonlar elde edilir.

Ağ Tasarımının Beslenmesi

Beslenme ağı, doğru fazla tüm elementlere güç dağıtmalı ve tam gruptaki amplitüdün (parallel) beslemeleri en geniş bantlardır, ancak birçok hibrit çift ve güç bölmesi gerekir. Serisi beslemesi daha basit ama faz dağılımı sağlar.UWB için, gömülü faz geçişleri ile bir kurumsal yemi birleştiren bir hibrit yaklaşım, şimdi değişkenli yükseltici dizileri ve genişleyen uzun süre boyunca çeşitli bantlar ve efekt hatlarında çeşitli bantlar ve hızlar üzerinde çalışır.

5G ve Ötesinde Uygulamaları

UWB anten dizileri tek bir çözüm değil, farklı 5G senaryolarına ve gelecekte 6G sistemlerine uygun bir teknoloji ailesidir.

5G New Radio Sub-6 GHz ve mmWave Bands

5G sub-6 GHz (e.g., n77, n78, n79 grup 3,3 ila 5 GHz), UWB serisi, gerekli bant genişliği ile elde edilen büyük taşlı sistemlerde kullanılır.Bu diziler, bu tür diziler için 64 veya 128 çift-polarize edilmiş elementler karmaşıktır, çoğu zaman çok katmanlı devreler ile bant genişliğine bağlanır.

Yüksek Çözünürlük Radar ve Sensing

UWB dizileri, otomotiv radarında (24 GHz kısa ayarlı, 77 GHz uzun menzil) geniş bant genişliğinin iyi aralık kararları verdiği yerde kullanılır. 5G-radar kovaldi tasarımları, UWB dizileri hem de hareketli nesnelere hizmet edebilir (çok fazla iletişim ve radar, JC&S).In-wall radar, düşük frekanslı UWB (0.5-4 GHz)

Hassasiyet Kapalı Pozisyonlama

Zaman-arrival (ToA) ve zaman-evren-of-arrival (TDoA) sistemleri gecikme tahminleri için UWB dizilerine güveniyor.Bu uygulama için daha fazla ölçümler, 500 MHz'den fazla, sistemler, bir UWB serisi ile entegre edilmiş dört katlı planlı mono-parçalı çipler de bir UWBometri ile entegre edilebilir.

Kablosuz Sensör Ağları ve IoT

UWB dizileri düşük güç için cazip, yüksek seviyeli IoT cihazları çünkü daha uzun süre dayanıklı güçlerle basılır ve uygun kalıplar için UWB puls (sub-nanosan) kısa süresi enerji tüketimi azaltır ve zaman-visiondi çoklu erişim Yönelme dizileri bağlantı bütçesini geliştirir, daha uzun menzili artan güçle genişletilebilir.

Vaka Çalışması: 5G Base İstasyonu için Geniş bant Aşamalı Dizi

Bir 5G üssü istasyonu anteni n77 bandında tipik bir tasarım (3.3-4.2 GHz) 64-element dual-polarized serisini kullanıyor.Her bir element, entegre bir balun beslemesi ile dolu bir yama örtülüyor. substratı, bir köpüklü bir uzaycı, bir zemin uçaktaki bir darbe yuvası ve mikrostrip hatlarıyla dolu bir kanal hattını kesmek için kullanılan bir kanal hattın genişliğine sahip bir şekilde sabitlenir.

Future Yol Tarifi

UWB anten dizi geliştirme noktalarının daha büyük entegrasyon, zeka ve frekans çevikliği.

Yeniden yapılandırılabilir ve Çevik Diziler

Future dizileri, çoklu 5G bandlarını, e.g., hem sub-6 GHz hem de mmWave'yi değiştirmek için elektronik olarak yapılandırılabilir parçalar içerecektir. Frekans yapılandırılabilir diziler ayrıca kutuplaşma çeşitliliği için tek bir aperture kullanarak kontrol karmaşıklığı sağlar.

Metasurface-Enhanced Dizileri

Metasurfaces - Mühendisli alt dalga uzun ünite hücreleri ile planlı yapılar - UWB serisine yerleştirilmek için UWB serisine yerleştirilmek, karşılıklı darbeyi azaltmak veya lens benzeri odaklanmayı gerektirir. Huygens metasurfaces yüksek iletim verimliliğini sağlar ve sert bir lens olmadan faz profiline oturabilirsiniz.

AI-Optimized Design ve BeamInfo

Makine öğrenme algoritmaları UWB serisi elementlerini, geniş parametre uzaylarını uyarlayarak, eğimli bant genişliği ve desen saflığı optimize etmek için kullanılır. Generative adversarial network (GANs) yeni Vivaldi slotları oluşturmak için kullanılmıştır.

Gelişmiş Fabrication Techniques

Ek üretim (3D baskı), UWB dizilerini üretebilmek için uygun hale gelir ve lattice, dalgalama veya yüksek lisanslama yapıları gibi karmaşık geometriler ile çalışır.Inkjet, esnek yüzeylere baskı yapar, giyilebilir diziler ve otomotiv uygulamaları için uygundur. For mmWave and THz arrays, fotolithography and MEMS Production teknikleri iyi özel boyutlarda anten yapıları üretmek için genişletilir.Inkjet print of behaviorive inks on developers.

6G ile entegrasyon: Terahertz Dizileri

5G'nin ötesine bakıldığında, 6G, 100 GHz'den 1 THz'ye frekans kullanmayı hedefliyor. Bu frekanslarda, on-köpeklerin bant genişliği mevcut.UWB serisi THz için anten-on-çiz (AoC) veya anten-in-package (AiP) tasarımları ilerleyebilir.In-çiçek antenleri silikon kayıpları nedeniyle elde edilir, bu yüzden lens- veya süperstratejik diziler geliştirilir. Plasmonik antenler ve grafik tabanlı yapılar yeniden yapılandırılabilir THz dizileri sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Ultra-bölge anten dizileri 5G ve gelecekteki kablosuz sistemlerin genişliği ve kapasite talepleri ile tanışmak için vazgeçilmezdir. Tasarımları, element geometrisinin, malzeme seçimi, beslenme topoloji ve AI tabanlı kontrol ile birlikte tasarlanmış bir dizi haline gelecektir. Özellikle yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, silikon tabanlı entegrasyonda uygulamalar genişleyen ve sonraki nesilleri yeniden yapılandıracaktır.

[0]Further Reading: [Dönem: [Düzd:0)