Impedance Eşlemenin Temelleri ve Yeniden Yapılanabilirlik İçin Gerekliliği

Onun özünde, uyumsuz bir şekilde, bir kaynak ve yükleme arasındaki maksimum güç transferini bir kaynak ve yansıma katsayı ve #915; radyo-freze (RF) mühendisliğinde, yanlış bir uyum sağlayan güç, birçok frekans bandında (VSWR) ve farklı anten boşluklarını artırmak ve çevre koşulları nedeniyle silinebilir.Bu nedenle düşük kapasiteli bir sabit ağ ile inşa edilebilir.

RIMNs, ağın imkansız dönüşümlerini gerçek zamanlı olarak değiştirmek için tunable veya anahtarlanabilir reaktif elementleri kullanır. Tasarım meydan okuması ayarlandığında, ekleme kaybı, lineerlik, güç kullanımı ve kontrol hızı AsurFLT:0) Endüstri ve akademiden araştırma) gösterir, iyi tasarlanmış RIMNs, değişken yük koşullarında 20-40% 20-yükleme koşullarında verimlilik artırabilir, onları yazılım tanımlı radyoların temel taşı haline getirir.

Yeniden yapılandırılabilir Bileşenleri için Core Technologies for Re configuredurable components

Yarı iletkenler

Varactor diyotlar, sürekli ayarlandığında gerilim kontrollü kapasitance sağlar. Modern silikon ve GaAs varactors, 50'nin üzerindeki Q faktörlerle 8:1'i gigahertz frekanslarında azaltabilecek durumda. ana dezavantajları yüksek RF gerilimlerinde sınırlı doğrusallıktır, ki bu da geri dönüş değiştirici konfigürasyonları kullanır.

RF MEMS Anahtarları ve Capacitors

Mikroelectromechanical (MEMS) cihazlar yakın-ideal geçiş performansına sahiptir: çok düşük ekleme kaybı (0.1-0.2 dB), yüksek izolasyon (>40 dB), ve istikrarlı durumdaki en iyi güç tüketimi. MEMS en iyi şarj edilebilir kapasitörler 200'den fazla 10:1'e kadar kapasiteye sahip olabilir, ancak daha yavaş geçiş zamanları (mikrosaniyeler) ve yüksek enerji tüketimine kadar yüksek enerji tüketimine zarar verir.

PIN Diodes ve Solid-State Anahtarları

PIN diyotları hızlı bir geçiş sağlar (nanosans) ve mükemmel güç kullanımı, onları geçişli ağ için uygun hale getirir. onların eklenti kaybı (0.5-1.0 dB) ve DC güç tüketimi ticaret-offsulator (SOI) FET anahtarları, özellikle entegre CMOS teknolojileri ile karşılaştırılabilir hız sunar.

Dijital olarak Tunable Capacitors (BST ve CMOS)

Barium strontium titanate (BST) kapasitörler, uygulanan gerilim ile dielektrik sabit değişiklikleri olan bir ferroelektrik materyalinden faydalanırlar.Sesli Q (50-100) ve yüksek kapasiteli yoğunluk, kompakt tasarımları için uygundur. CMOS dijital olarak tonable kapasitörler (DTCs) çok sayıda geçişli pilates hücreleri entegre eder, ikili ağırlıklı kapasitif adımlar sağlar. 8-12 bit çözünürlükte, DTCs daha yaygıntır.

Tasarım Mimarisi ve Topoloji Seçenekleri

Pi-Network ve T-Network Variants

Yeniden yapılandırılabilir kontrasepasyon için popüler topolojiler Pi-network (üç reaktif elementler: shunt-e-shunt) ve T-network (e-shunt-e-serisi) hem de tunable bileşenleri kullanırken çok sayıda engelleyiciyi dönüştürebilir.The Π-network, verilen bir ayar aralığı için daha geniş bant genişliği sunarken, T-network, kaliteli faktör üzerinde daha iyi kontrol sağlar.

Lumped vs. Dağıtılmış Eşleme

6 GHz'nin altındaki frekanslarda, topaklanmış bileşenler (kapıcılar ve indüktörler) pratiktir. 10 GHz'nin üzerinde, iletim hatlarıyla dağıtım elemanları veya açık / karmaşık devreler ile bağlantı kurmak gerekli hale gelir. Hybrid yaklaşımlar topaktlı devreler yeniden yapılandırılabilirliği korumak için sabit devrelerle bir araya gelir.

Anahtarlanabilir Bitirme Bankaları

Basit bir henüz etkili bir yöntem, sabit kapasitörler ve indüktörlerin bankalarını anahtarlar aracılığıyla kullanır. Bu ayrı ayarlı ayar, yüksek güç kullanımı sınırlamasını engeller ve olası devletlerin sayısı makinatorially büyür; altı devletli anahtarlama puanına sahip bir set 64 dürtü puanı verir.

Kontrol ve Adaptasyon Algorithms

Gradient Descent ve Perturbation Yöntemleri

Adaptif bir eşleştirmeye klasik yaklaşım, maliyet fonksiyonunu ölçmektir - örneğin, güç veya VSWR - ve onu azaltan yönde tonable elementler ayarlamaktır. gradient iniş algoritması mevcut durumu etrafındaki küçük perturbasyonlar kullanılarak uygulanabilir. Convergence hızı, birkaç ayar elementle sistemler için, bu yöntem sağlam ve minimum hesaplama kaynakları gerektirir.

Makine Öğrenme Yaklaşımları

Son çalışma, kontrol gerilimleri ve sonuçsuz dönüşüm arasındaki doğrusal olmayan haritalamayı uygulamaktadır.Bir RL ajanı, haritaların en uygun ayarlı eyaletlere doğru ölçümler yapmasına izin veren bir politika öğrenir, hatta ölçeklendirme olmayan ortamlarda bile. ANNs kontrol gerilimleri ve sonuçsuz dönüşüm arasındaki doğrusal olmayan haritayı modelleyebilir, bu teknikler bir kez eğitilmiştir.

Gerçek zamanlı Sensing ve Feedback

Doğru algı algılama etkili adaptasyon için kritiktir. Yönel çift ve altı aylık yansıma yansımaometreler, mobil telefonlarda ve nanosaniyede VSWR'nin elde edilebilir olduğu güç için gerçek zamanlı tahminler sağlar.

Simülasyon ve Prototipleme

Elektromanyetik (EM) simülasyon araçları – Ansys HFSS, CST Mikrodalga Stüdyosu veya Keysight ADS gibi – RIMNs'in performansını tahmin etmek için vazgeçilmezdir. Full-wave simülasyonu, parasitik etkilerden elde eder ve dönüşümler yoluyla.

Düşük büyüklükteki yüzeylerde (örneğin, Rogers 4350B veya TMM10) üretimden önce geçerliliği sağlar. Vector ağ analizörü (VNA) kontrol yanlı ağları içeren ölçümler gereklidir.In adaptive control, a field-programlanabilir kapı dizisi (FPGA) veya mikrokontroller, dijital-analog dönüştürücüler için dijital-kankışlama veya sürücüler için kontrol cihazı ile kontrol algoritmasını ve arayüzlerini uygulayabilir.

Modern İletişim Sistemlerinde Uygulamaları

5G ve mmWave

Beşinci nesil (5G) temel istasyonlar ve kullanıcı ekipmanları frekans aralığı 1 (FR1: 0.41–7.1 GHz25-52.6 GHz) ve FR2 (24.25-52.6 GHz). mm sistemleri içinde kullanılan faz-array antenleri [EIRP)).

Yazılım-Defined Radio

SDR platformları geniş bir frekans aralığı (örneğin, 100 MHz-6 GHz) tek bir RF ön uçlu bir eşleştirme ağı SDR'yi dar gruplara sınırlandırmak için sınırlayacaktır; RIMNs, tüm aralıklardaki optimize edilebilir eşleştirme ile birlikte tüm platformlarda bir araya getirir.

IoT ve Multi-Band Systems

İnternet (IoT) cihazları genellikle birden fazla protokol (Mavitooth, Wi-Fi, LoRa, NB-IoT) farklı frekans gruplarında faaliyet gösteren farklı frekans gruplarına ihtiyaç duyar. Tek bir yeniden yapılandırılabilir bir eşleme ağı, birden çok sabit filtre ve eşleşen devreleri yerine getirebilir, güç tüketimi kısıtlanmış, düşük parlaklıklu bankaları veya MEMS cihazları sürekli önyargılı mevcut olan önyargıları tercih eder.

Future Yol ve Challenges

Önemli ilerlemeye rağmen, birkaç zorluk önemli bir endüstriyel hedeftir.Bu, Q ve gerilim işlemesi üzerindeki sınırları azaltır.[Döntgenlik[Döneticiler için)[Dönemli sistemlerde aktif devreler ile özel olarak kullanılabilir.Resitics ve maliyetle sağlar.Thetelive and costs.The limits on Q and voltaj kullanımı[Döneticiler için)[Döneticileri olmayan devreler için, özellikle de geçici olmayan devreler için, yüksek çözünürlükte bulunan ve devre dışı bırakmaları gerekir.

İletişim sistemleri bilişsel ve yeniden yapılandırılabilir mimarilere doğru geliştikçe, uygunsuz bağlantı ağı, bir sonraki nesil kablosuz ağların talep edilen gereksinimleri karşılayan mühendisler için bir temel sağlayacaktır.