Антенні масиви є фундаментальними для сучасного бездротового зв'язку, що дозволяє променформувати, просторове різноманіття та високогайнові передачі сигналів. У додатках, де простір обмежений — наприклад смартфони, пристрої Інтернету речей та супутникові термінали—компактні антенні масиви є важливим. Однак, усадка сприскування між антенами елементів вводить критичну електромагнітну взаємодію, яка відома як взаємозбираючість. Це явище може серйозно деградувати продуктивність масиву, чергуючи схеми випромінювання, відповідність імпульсів та загальну ефективність системи. Розуміння фізики взаємозбирача та застосування ефективних стратегій знешкодження є важливим для інженерів, що проектування бездротових систем наступного покоління, включаючи 5G, 6G, 6G, 6G, 6G, 6G та передові радіолокаційної радіолокаційної та передові.

Основи антенних масивів і мітувального купування

Основні теорії масиву

Антенний масив складається з декількох випромінювальних елементів, розташованих для виготовлення необхідного радіусу випромінювання. За допомогою контролю амплітуди і фази збудження кожного елемента масив може стейкові балки електронно, збільшити димотивність і пригнічувати перешкоди. Ідеальний фактор масиву обчислюється, як наслідок, що кожен елемент випромінює самостійно—при припущення, що порушується при тісно розташуванні елементів. У компактних масивах електромагнітне поле одного елемента вводиться струми на сусідні елементи, модифікуючи їх ефективне збудження і спотворення комбінованого малюнка.

Мутуальна механізм

Мавтуальна муфта виникає з ближнього бою між антени. Коли елемент вводиться, він генерує електричні і магнітні поля, які накладають на сусідні елементи, вдукуючи напруги і струми. Ці вторинні джерела потім репромінюють, перебурюючи оригінальне поле розподілу. Міцність муфти залежить від відстані елементів відносно довжини хвилі, спрямованості антени, а властивості субстрату. У компактних масивах з елементом прокидка менше половини довжини хвилі, муфта стає значним і не можна ігнорувати в системному дизайні. Ефект математично описаний взаємовідступними матрочками Z, де з'являються парні елементи взаємодії.

Детальні ефекти на продуктивність Арра

Радіаційна схема розщеплення

Mutual coupling спотворює як величина і фази елементних візерунків. У ідеальному масиві загальний візерунок є продуктом елементного візерунка і масивним фактором. Куплінг вводить варіації шаблонів, які залежать від збудження стану всіх елементів, що призводять до променевого блиску, підвищених рівнях бічних зон і начинки. Для фасонних масивів це може викликати основний промінь для перемикання з призначеного напрямку, різко впливаючи програми, як супутникове відстеження і радіолокаційної мішеней. Спотворення є періодично залежним, стає більш вираженим біля резонансу.

Вхідний опір і узгодження

Введення вадіння кожного елемента антен змінено наявністю сусідів. У парі масив, самоімпедансні зміни, як імпеданс, що відображається в порту, включає в себе внески від взаємних імпедансів. Цей невідповідний зменшує передачу живлення від мережі живлення і може викликати суттєві відбиття, особливо в масивах з щільною обшивкою. Активний опір - імпеданс, коли всі елементи приводяться, - варіюватися в залежності від кута сканування, що призводить до сканування сліпоти при певних кутах, де імпеданс стає чисто реактивним. Ачистування широкими порушеннями, що відповідає у компактних масивах, вимагає ретельного розгляду ефекту.

Ефективність та зменшення викидів

Енергетика втратила до парованих елементів не променується в призначеному напрямку. Замість деяких джерел енергії розсіюється на сусідні навантаження або репромінюється випадковою фазою. Це зменшує загальну ефективність випромінювання масиву. Крім того, невідповідність невідповідності додатково збільшує втрати. Комбінований ефект є зменшенням реалізованого набору, часто кількома децибелами в високопарованих масивах. Для компактних систем MIMO ця ефективність скидається безпосередньо впливає на співвідношення сигналу і пропускну здатність даних.

Помилки з пошуку та налаштування

Диреон-оф-арвальні (DOA) оцінка та адаптивні алгоритми з деформуванням спираються на точні знання масиву колектора - набір рульових векторів для всіх кутів. Мутуальна муфта представляє невідому фазу і ампулу, які пошкоджені колектором, що призводить до зміщених кутових оцінок і бідних перешкод наготовки. Методи калібрування можуть частково виправити ці помилки, але часові муфти через температуру, структурні коливання або ближні скатерти залишаються проблемою. У масивних МІМО і міліметр-хвилинних масивах, муфта стають більш складними як кількість елементів.

Вплив на сучасні бездротові системи

MIMO та 5G / 6G Комунікації

Багаторазові системи багаторазового виведення (МІМО) використовують просторове багатопотокове збільшення потужності. Компактні масиви MIMO в пристроях користувачів спираються на низьке співвідношення між антенами каналів. Муттуальний муфта вводить кореляцію, зменшуючи ефективне число незалежних просторових потоків. У базових станціях 5G з масивним MIMO, сотні елементів упакуються в невелику область; муфта може деградувати точність і зменшити ємність. Для 6G, які можуть використовуватися частоти підтерагерц з навіть меншими факторами форми, критичні нові методи знижування муфти. Дослідження в [[FLT]]

Радар і сенсаційні програми

Автомобільний радар, синтетичний апертурний радіолокатор (SAR), і фасонний метеорологічний радіолокатор залежно від точного променевого рульового рульового управління та низьких бокових лобів. Утилізація в компактних радіолокаційні масиви викликає помилки та помилкові цілі. У автомобільних радіолокаціях, що працюють на 77 ГГц, невелика антена, що відбувається для інтеграції в бампери та грилі; обмеження кутового дозволу. Сучасні радіолокаційні системи використовують цифрові алгоритми розтягування та калібрування, які облікові для муфти, але апаратне декопінг залишається кращим для простоти.

Методика міграції Expandeded

Фізична сепарація та субстратна інженерія

Найпрямим підходом до зменшення зчеплення є збільшення пропорції елемента, але це часто неможливо через розміри обмежень. Інженери замість використання високопроникних субстратів для усадки ефективної електричної відстані, але це може викопувати поверхневі хвилі, які підвищують зчеплення. Діелектричні резонатори і інженерні субстрати з періодичними структурами можуть пригнічувати поверхневі хвилі. Застібка антени з протилежних сторін загального наземного літака або за допомогою укладених конфігурацій також покращує ізоляції, за вартістю підвищеної товщини.

Розгортання та здачі мереж

Пасивні люмповані мережі можуть бути вставлені між антенними портами для скасування взаємного імпедансу. Ці мережі, часто базуються на пароплавці або трансформаторній топології, додають втрату вставки і зайнятість площі дошки. Активні методи декопінгу з використанням негативних перетворювачів імпульсу показують обіцянку в імітації, але страждають проблемами стійкості. Для вузьких бензодатків, відповідність стуб може компенсувати взаємне зчеплення при одній частоті. Широкий діапазон декопінг залишається активним дослідницьким напрямком; див.

Електромагнітний Бандаг (EBG) і метаматеріальні структури

EBG конструкції є періодичними візерунками, які створюють зупинки для поверхневих хвиль, запобігаючи енергію від поширення антен. При розміщенні EBG клітин між масивними елементами, ізоляції може бути поліпшена 10-20 dB без впливових на радіаційні візерунки значно. Метаматеріал-інтерольовані декупелери, такі як розщеплення резонаторів або доповнювачів, забезпечують ізоляції підхвильовою хвилею. Ці конструкції вузькі, але можуть бути налаштовані на операційну частоту. Електромагнітний посібник Bandgap на Вікіпедії забезпечує хороший огляд принципів.

Розширене декопінгування за допомогою параметричних елементів

Паразитні антени, розміщені між керованими елементами, можуть діяти як ліній нейтралізації, що змішують енергію з фази для скасування взаємовідношення. Ця техніка є загальним в антенній ізоляції. Паразитні елементи повинні бути ретельно розроблені для представлення правильного імпедансу при парної частоті. Оптимізація машинного навчання була використана нещодавно для автоматизації дизайну таких конструкцій для багатосмугових масивів.

Вимірювання та характеристика мутативного куплінгу

S-Параметр вимірювань

Mutual coupling є кількісним за допомогою параметрів розсіювання масиву. Коефіцієнт копіювання між двома елементами дається ОЗД21] ], вимірюваний векторним мережевим аналізатором (VNA). У масиві N-елементів повне S-matrix включає в себе умови самовдосконалення на діагоналі та припарювання на off-diagonals. Для добре розгортається масив, ОЗД[F

Mutual Coupling Coeffes і калібрування

За межами S-параметрів, взаємна копінг-матрами (MCM) видобувається з вимірюваних отриманих сигнальних напруг під відомими випадкових полів. Ця матриця використовується для калібрування променевих алгоритмів. Методики, такі як метод відкритої напруги або максимальний підхід до подібності забезпечує точні оцінки. Автоматизовані системи сканування ближнього поля можуть на карті взаємозбирача по периметру масиву, що допомагає в моделі валідації. Для виготовлення масивів вбудовані самотестові схеми можуть вимірювати коефіцієнти зчеплення і адаптивно регулювати вимірювальні ваги.

Висновок

Mutual coupling є нерозбірним явищем в компактних антенних масивах, які безпосередньо впливають на радіаційні візерунки, імпеданс, ефективність та продуктивність системи в бездротовому зв'язку, радар та сенсування. Як технології тенденції штовхають до більш високих частот, менших факторів форми та масивних конфігурацій MIMO, виклики, що стоять взаємому муфті стають більш гострими. Інженери повинні використовувати поєднання фізичного дизайну, декоулінгових мереж, метаматеріальних структур, цифрового калібрування для пом'якшення його ефектів. Продовжені дослідження в нові методи декопінгу та методи вимірювання дозволять розгортання високопродуктивних компактних масивів в майбутньому 5G / 6G / 7G / 6G / 6G / 7G / 7G / 7G / 7G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G / 10G