මෙම කාර්යය උප-6 GHz පස්වන පරම්පරාවේ (5G) රැහැන් රහිත සන්නිවේදන පද්ධති සඳහා සංයුක්ත ඒකාබද්ධ බහු-ආදාන බහු-ප්‍රතිදාන (MIMO) metasurface (MS) පුළුල් කලාප ඇන්ටනාවක් යෝජනා කරයි. යෝජිත MIMO පද්ධතියේ පැහැදිලි නව්‍යතාවය වන්නේ එහි පුළුල් මෙහෙයුම් කලාප පළල, ඉහළ ප්‍රතිලාභ, කුඩා අන්තර් සංරචක නිෂ්කාශන සහ MIMO සංරචක තුළ විශිෂ්ට හුදකලා වීමයි. ඇන්ටෙනාවේ විකිරණ ස්ථානය විකර්ණ ලෙස කපා ඇත, අර්ධ වශයෙන් භූගත කර ඇත, සහ ඇන්ටෙනාවේ ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා මෙටාසර්ෆේස් භාවිතා කරයි. යෝජිත මූලාකෘති ඒකාබද්ධ තනි MS ඇන්ටනාව 0.58λ × 0.58λ × 0.02λ හි කුඩා මානයන් ඇත. සමාකරණ සහ මිනුම් ප්රතිඵල 3.11 GHz සිට 7.67 GHz දක්වා පුළුල් පරාසයක කාර්ය සාධනය පෙන්නුම් කරයි, 8 dBi ලබා ගත් ඉහළම ලාභය ඇතුළුව. 3.2 සිට 7.6 GHz දක්වා සංයුක්ත ප්රමාණය සහ පුළුල් පරාසයක ක්‍රියාකාරිත්වය පවත්වා ගනිමින් එක් එක් ඇන්ටනාව එකිනෙකට විකලාංග වන පරිදි මූලද්‍රව්‍ය හතරේ MIMO පද්ධතිය නිර්මාණය කර ඇත. යෝජිත MIMO මූලාකෘතිය Rogers RT5880 උපස්ථරය මත අඩු පාඩු සහ 1.05 හි කුඩා කළ මානයන් සමඟ නිර්මාණය කර නිපදවා තිබේද? 1.05? 0.02?, සහ එහි කාර්ය සාධනය 10 x 10 බෙදීම් වළල්ලක් සහිත යෝජිත වර්ග සංවෘත මුදු අනුනාදක අරාව භාවිතයෙන් ඇගයීමට ලක් කෙරේ. මූලික ද්රව්යය සමාන වේ. යෝජිත backplane metasurface මඟින් ඇන්ටෙනා පසුපස විකිරණ සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරන අතර විද්‍යුත් චුම්භක ක්ෂේත්‍ර හසුරුවන අතර එමඟින් MIMO සංරචකවල කලාප පළල, ලාභය සහ හුදකලා වීම වැඩි දියුණු කරයි. දැනට පවතින MIMO ඇන්ටෙනා සමඟ සසඳන විට, යෝජිත 4-port MIMO ඇන්ටනාව 5G sub-6 GHz කලාපයේ සාමාන්‍ය සමස්ත කාර්යක්ෂමතාව 82% දක්වා 8.3 dBi ක ඉහළ ලාභයක් ලබා ගන්නා අතර මනින ලද ප්රතිඵල සමඟ හොඳ එකඟතාවයක පවතී. එපමනක් නොව, සංවර්ධිත MIMO ඇන්ටනාව 0.004 ට අඩු ලියුම් කවර සහසම්බන්ධතා සංගුණකය (ECC), විවිධත්ව ලාභය (DG) 10 dB (>9.98 dB) සහ MIMO සංරචක අතර ඉහළ හුදකලා වීම (>15.5 dB ) අනුව විශිෂ්ට කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කරයි. ලක්ෂණ. මේ අනුව, යෝජිත MS-පාදක MIMO ඇන්ටනාව උප-6 GHz 5G සන්නිවේදන ජාල සඳහා එහි අදාළත්වය තහවුරු කරයි.
5G තාක්‍ෂණය රැහැන් රහිත සන්නිවේදනයේ ඇදහිය නොහැකි දියුණුවක් වන අතර එය සම්බන්ධිත උපාංග බිලියන ගණනක් සඳහා වේගවත් සහ වඩාත් ආරක්‍ෂිත ජාල සක්‍රීය කරයි, පරිශීලක අත්දැකීම් “ශුන්‍ය” ප්‍රමාදය (මිලි තත්පර 1 ට අඩු ප්‍රමාදය) සමඟින් ලබා දෙනු ඇත, සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ ඇතුළු නව තාක්ෂණයන් හඳුන්වා දෙයි. වෛද්‍ය ප්‍රතිකාර, බුද්ධිමය අධ්‍යාපනය. , ස්මාර්ට් නගර, ස්මාර්ට් නිවාස, අතථ්‍ය යථාර්ථය (VR), ස්මාර්ට් කර්මාන්තශාලා සහ වාහන අන්තර්ජාලය (IoV) අපගේ ජීවිත, සමාජය සහ කර්මාන්ත1,2,3 වෙනස් කරයි. එක්සත් ජනපද ෆෙඩරල් සන්නිවේදන කොමිෂන් සභාව (FCC) 5G වර්ණාවලිය සංඛ්යාත කලාප හතරකට බෙදා ඇත4. 6 GHz ට අඩු සංඛ්යාත කලාපය පර්යේෂකයන්ට උනන්දුවක් දක්වන්නේ එය ඉහළ දත්ත අනුපාත 5,6 සමඟ දිගු-දුර සන්නිවේදනයට ඉඩ සලසන බැවිනි. ගෝලීය 5G සන්නිවේදනය සඳහා උප-6 GHz 5G වර්ණාවලිය වෙන් කිරීම රූප සටහන 1 හි පෙන්වා ඇති අතර, සියලු රටවල් 5G සන්නිවේදනය සඳහා උප-6 GHz වර්ණාවලිය සලකා බලමින් සිටින බව පෙන්නුම් කරයි7,8. ඇන්ටනා 5G ජාල වල වැදගත් කොටසක් වන අතර තවත් මූලික ස්ථාන සහ පරිශීලක පර්යන්ත ඇන්ටනා අවශ්ය වේ.
මයික්‍රොස්ට්‍රිප් පැච් ඇන්ටනාවල සිහින් සහ පැතලි ව්‍යුහයේ වාසි ඇත, නමුත් කලාප පළල සහ ගේන්9,10 සීමා කර ඇත, එබැවින් ඇන්ටෙනාවෙහි ලාභය සහ කලාප පළල වැඩි කිරීම සඳහා බොහෝ පර්යේෂණ සිදු කර ඇත; මෑත වසරවලදී, metasurfaces (MS) ඇන්ටෙනා තාක්ෂණයන්හි බහුලව භාවිතා වී ඇත, විශේෂයෙන් ලාභය සහ ප්‍රතිදානය 11,12 වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා, කෙසේ වෙතත්, මෙම ඇන්ටනා තනි වරායකට සීමා වේ; MIMO තාක්‍ෂණය රැහැන් රහිත සන්නිවේදනයේ වැදගත් අංගයක් වන්නේ එයට දත්ත සම්ප්‍රේෂණය කිරීමට එකවර ඇන්ටනා කිහිපයක් භාවිතා කළ හැකි අතර එමඟින් දත්ත අනුපාත වැඩිදියුණු කිරීම, වර්ණාවලි කාර්යක්ෂමතාව, නාලිකා ධාරිතාව සහ විශ්වසනීයත්වය 13,14,15. MIMO ඇන්ටනා 5G යෙදුම් සඳහා විභව අපේක්ෂකයන් වන්නේ ඒවාට අමතර බලයක් අවශ්ය නොවී බහු නාලිකා හරහා දත්ත සම්ප්‍රේෂණය කිරීමට සහ ලබා ගැනීමට හැකි බැවිනි. MIMO සංරචක අතර අන්‍යෝන්‍ය සම්බන්ධ කිරීමේ බලපෑම MIMO මූලද්‍රව්‍යවල පිහිටීම සහ MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි ලාභය මත රඳා පවතී, එය පර්යේෂකයන්ට විශාල අභියෝගයක් වේ. රූප සටහන 18, 19, සහ 20 මගින් 5G sub-6 GHz කලාපයේ ක්‍රියාත්මක වන විවිධ MIMO ඇන්ටනා පෙන්වයි, සියල්ල හොඳ MIMO හුදකලා වීම සහ කාර්ය සාධනය පෙන්නුම් කරයි. කෙසේ වෙතත්, මෙම යෝජිත පද්ධතිවල ලාභය සහ මෙහෙයුම් කලාප පළල අඩුය.
Metamaterials (MMs) යනු ස්වභාවධර්මයේ නොපවතින නව ද්‍රව්‍ය වන අතර විද්‍යුත් චුම්භක තරංග හැසිරවිය හැකි අතර එමඟින් 21,22,23,24 ඇන්ටෙනා වල ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කරයි. 25, 26, 27, 28 හි සාකච්ඡා කර ඇති පරිදි, විකිරණ රටාව, කලාප පළල, ලබා ගැනීම සහ ඇන්ටෙනා මූලද්‍රව්‍ය සහ රැහැන් රහිත සන්නිවේදන පද්ධති අතර හුදකලා වීම වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා MM දැන් ඇන්ටෙනා තාක්‍ෂණයේ බහුලව භාවිතා වේ. 2029 දී, මූලද්‍රව්‍ය හතරකින් යුත් MIMO පද්ධතියක් පදනම් වී ඇත. metasurface, මෙහි ඇන්ටෙනා කොටස metasurface සහ පොළොව අතර වායු පරතරයකින් තොරව සැන්ඩ්විච් කර ඇති අතර, MIMO කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කරයි. කෙසේ වෙතත්, මෙම සැලසුම විශාල ප්රමාණයේ, අඩු ක්රියාකාරී සංඛ්යාතයක් සහ සංකීර්ණ ව්යුහයක් ඇත. MIMO30 සංරචක හුදකලා කිරීම වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා යෝජිත 2-port පුළුල් කලාප MIMO ඇන්ටනාවෙහි විද්‍යුත් චුම්භක කලාප ගැප් (EBG) සහ බිම් පුඩුවක් ඇතුළත් වේ. නිර්මාණය කරන ලද ඇන්ටනාවෙහි හොඳ MIMO විවිධත්ව කාර්ය සාධනයක් සහ MIMO ඇන්ටනා දෙකක් අතර විශිෂ්ට හුදකලාවක් ඇත, නමුත් MIMO සංරචක දෙකක් පමණක් භාවිතා කිරීමෙන් ලාභය අඩු වනු ඇත. මීට අමතරව, in31 විසින් ultra-wideband (UWB) dual-port MIMO ඇන්ටනාවක් ද යෝජනා කළ අතර metamaterials භාවිතයෙන් එහි MIMO ක්‍රියාකාරිත්වය විමර්ශනය කරන ලදී. මෙම ඇන්ටනාව UWB ක්‍රියාකාරීත්වයට සමත් වුවද, එහි ලාභය අඩු වන අතර ඇන්ටනා දෙක අතර හුදකලා වීම දුර්වල වේ. වැඩ in32 මගින් 2-port MIMO පද්ධතියක් යෝජනා කරන අතර එය ලාභය වැඩි කිරීමට විද්‍යුත් චුම්භක කලාප ගැප් (EBG) පරාවර්තක භාවිතා කරයි. සංවර්ධිත ඇන්ටෙනා අරාව ඉහළ ලාභයක් සහ හොඳ MIMO විවිධත්ව කාර්ය සාධනයක් ඇතත්, එහි විශාල ප්රමාණය ඊළඟ පරම්පරාවේ සන්නිවේදන උපාංගවල යෙදීම දුෂ්කර කරයි. තවත් පරාවර්තක පාදක බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් ඇන්ටෙනාවක් 33 දී සංවර්ධනය කරන ලදී, එහිදී පරාවර්තකය 4.87 dB හි අඩු උපරිම ලාභයක් පෙන්නුම් කරමින් විශාල 22 mm පරතරයක් සහිත ඇන්ටෙනාව යටතේ ඒකාබද්ධ කරන ලදී. MIMO පද්ධතියේ හුදකලා වීම සහ ලාභය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා MS ස්ථරය සමඟ ඒකාබද්ධ කර ඇති mmWave යෙදුම් සඳහා 34 කඩදාසි MIMO ඇන්ටෙනාවක් නිර්මාණය කරයි. කෙසේ වෙතත්, මෙම ඇන්ටනාව හොඳ ලාභයක් සහ හුදකලා කිරීමක් සපයයි, නමුත් විශාල වායු පරතරය හේතුවෙන් සීමිත කලාප පළලක් සහ දුර්වල යාන්ත්රික ගුණ ඇත. ඒ හා සමානව, 2015 දී, 7.4 dBi උපරිම ලාභයක් සහිත mmWave සන්නිවේදනය සඳහා යුගල තුනක, 4-port bowtie-හැඩැති metasurface-integrated MIMO ඇන්ටෙනාවක් සංවර්ධනය කරන ලදී. B36 MS භාවිතා කරන්නේ 5G ඇන්ටනාවක පිටුපස පැත්තේ ඇන්ටෙනා ලාභය වැඩි කිරීම සඳහා වන අතර, එහිදී metasurface පරාවර්තකයක් ලෙස ක්‍රියා කරයි. කෙසේ වෙතත්, MS ව්‍යුහය අසමමිතික වන අතර ඒකක සෛල ව්‍යුහය කෙරෙහි අඩු අවධානයක් යොමු කර ඇත.
ඉහත විශ්ලේෂණ ප්රතිඵලවලට අනුව, ඉහත ඇන්ටනා කිසිවක් ඉහළ ලාභයක්, විශිෂ්ට හුදකලාවක්, MIMO ක්‍රියාකාරීත්වයක් සහ පුළුල් පරාසයක ආවරණයක් නොමැත. එබැවින්, 6 GHz ට අඩු 5G වර්ණාවලීක්ෂ සංඛ්යාත ඉහළ ප්‍රතිලාභයක් සහ හුදකලාවක් සහිත පුළුල් පරාසයක් ආවරණය කළ හැකි metasurface MIMO ඇන්ටනාවක අවශ්‍යතාවය තවමත් පවතී. ඉහත සඳහන් කළ සාහිත්‍යයේ සීමාවන් සැලකිල්ලට ගනිමින්, ඉහළ ලාභයක් සහ විශිෂ්ට විවිධත්ව කාර්ය සාධනයක් සහිත පුළුල් කලාප හතරකින් යුත් MIMO ඇන්ටෙනා පද්ධතියක් උප-6 GHz රැහැන් රහිත සන්නිවේදන පද්ධති සඳහා යෝජනා කෙරේ. මීට අමතරව, යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනාව MIMO සංරචක, කුඩා මූලද්‍රව්‍ය හිඩැස් සහ ඉහළ විකිරණ කාර්යක්ෂමතාව අතර විශිෂ්ට හුදකලාව ප්‍රදර්ශනය කරයි. ඇන්ටෙනා පැල්ලම විකර්ණ ලෙස කපා ඇති අතර 12mm වායු පරතරයක් සහිත metasurface මත තබා ඇති අතර, එය ඇන්ටෙනාවෙන් ලැබෙන විකිරණ පරාවර්තනය කරන අතර ඇන්ටෙනා ලාභය සහ මෙහෙයවීම වැඩි දියුණු කරයි. මීට අමතරව, එක් එක් ඇන්ටනාව විකලාංග ලෙස එකිනෙක ස්ථානගත කිරීමෙන් උසස් MIMO කාර්ය සාධනයක් සහිත මූලද්‍රව්‍ය හතරකින් යුත් MIMO ඇන්ටෙනාවක් නිර්මාණය කිරීමට යෝජිත තනි ඇන්ටනාව භාවිතා කරයි. පසුව සංවර්ධිත MIMO ඇන්ටනාව විමෝචන කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා තඹ පසුතලයක් සහිත 10 × 10 MS අරාවක් මත ඒකාබද්ධ කරන ලදී. සැලසුම පුළුල් මෙහෙයුම් පරාසයක් (3.08-7.75 GHz), 8.3 dBi හි ඉහළ ලාභයක් සහ 82% ක ඉහළ සාමාන්‍ය සමස්ත කාර්යක්ෂමතාවයක් මෙන්ම MIMO ඇන්ටෙනා සංරචක අතර −15.5 dB ට වැඩි විශිෂ්ට හුදකලා වීමකින් සමන්විත වේ. සංවර්ධිත MS-පාදක MIMO ඇන්ටනාව ත්‍රිමාණ විද්‍යුත් චුම්භක මෘදුකාංග පැකේජය CST Studio 2019 භාවිතයෙන් අනුකරණය කරන ලද අතර පර්යේෂණාත්මක අධ්‍යයන මගින් වලංගු කරන ලදී.
මෙම කොටස යෝජිත ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය සහ තනි ඇන්ටෙනා සැලසුම් ක්‍රමවේදය පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක හැඳින්වීමක් සපයයි. මීට අමතරව, විසුරුම් පරාමිතීන්, ලාභය සහ මෙටාසර්ෆේස් සමඟ සහ රහිතව සමස්ත කාර්යක්ෂමතාව ඇතුළුව අනුකරණය කරන ලද සහ නිරීක්ෂණය කරන ලද ප්රතිඵල විස්තරාත්මකව සාකච්ඡා කෙරේ. මූලාකෘති ඇන්ටනාව 2.2 පාර විද්‍යුත් නියතයක් සහිත 1.575mm ඝණකම සහිත Rogers 5880 අඩු පාඩු පාර විද්‍යුත් උපස්ථරයක් මත සංවර්ධනය කරන ලදී. සැලසුම සංවර්ධනය කිරීම සහ අනුකරණය කිරීම සඳහා, විද්‍යුත් චුම්භක සිමියුලේටර් පැකේජය CST ස්ටුඩියෝ 2019 භාවිතා කරන ලදී.
රූප සටහන 2 මඟින් තනි මූලද්‍රව්‍ය ඇන්ටෙනාවක යෝජිත ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය සහ සැලසුම් ආකෘතිය පෙන්වයි. හොඳින් ස්ථාපිත ගණිතමය සමීකරණ37 ට අනුව, ඇන්ටනාව රේඛීයව පෝෂණය කරන ලද හතරැස් විකිරණ ස්ථානයක් සහ තඹ බිම් තලයකින් (පියවර 1 හි විස්තර කර ඇති පරිදි) සමන්විත වන අතර 3b හි පෙන්වා ඇති පරිදි 10.8 GHz දී ඉතා පටු කලාප පළලකින් අනුනාද වේ. ඇන්ටෙනා රේඩියේටරයේ ආරම්භක ප්රමාණය පහත ගණිතමය සම්බන්ධතාවය මගින් තීරණය වේ37:
\(P_{L}\) සහ \(P_{w}\) පැච් එකේ දිග සහ පළල වන විට, c ආලෝකයේ වේගය නියෝජනය කරයි, \(\gamma_{r}\) යනු උපස්ථරයේ පාර විද්‍යුත් නියතයයි. . , \(\gamma_{reff }\) විකිරණ ස්ථානයේ ඵලදායි පාර විද්‍යුත් අගය නියෝජනය කරයි, \(\Delta L\) මගින් ස්ථාන දිග වෙනස් වීම නියෝජනය කරයි. 10 dB ක ඉතා අඩු සම්බාධක කලාප පළලක් තිබියදීත්, සම්බාධන කලාප පළල වැඩි කරමින්, දෙවන අදියරේදී ඇන්ටෙනා පසුතලය ප්‍රශස්ත කරන ලදී. තෙවන අදියරේදී, පෝෂක ස්ථානය දකුණට ගෙන යන අතර, යෝජිත ඇන්ටෙනාවේ සම්බාධන කලාප පළල සහ සම්බාධනය ගැලපීම වැඩි දියුණු කරයි38. මෙම අවස්ථාවෙහිදී, ඇන්ටනාව 4 GHz හි විශිෂ්ට මෙහෙයුම් කලාප පළලක් පෙන්නුම් කරන අතර 5G හි 6 GHz ට අඩු වර්ණාවලියක් ද ආවරණය කරයි. සිව්වන සහ අවසාන අදියර වන්නේ විකිරණ ස්ථානයේ ප්‍රතිවිරුද්ධ කොන් වල හතරැස් වලවල් කැපීමයි. රූප සටහන 3b හි පෙන්වා ඇති පරිදි උප-6 GHz 5G වර්ණාවලිය 3.11 GHz සිට 7.67 GHz දක්වා ආවරණය කිරීම සඳහා මෙම ස්ලට් 4.56 GHz කලාප පළල සැලකිය යුතු ලෙස පුළුල් කරයි. යෝජිත සැලසුමේ ඉදිරි සහ පහළ ඉදිරිදර්ශන දසුන් රූප සටහන 3a හි පෙන්වා ඇති අතර, අවසාන ප්‍රශස්තකරණය කළ අවශ්ය සැලසුම් පරාමිතීන් පහත පරිදි වේ: SL = 40 mm, Pw = 18 mm, PL = 18 mm, gL = 12 mm, fL = 11. mm, fW = 4 .7 mm, c1 = 2 mm, c2 = 9.65 mm, c3 = 1.65 mm.
(අ) නිර්මාණය කරන ලද තනි ඇන්ටනාවෙහි ඉහළ සහ පසුපස දසුන් (CST STUDIO SUITE 2019). (b) S-පරාමිතික වක්‍රය.
Metasurface යනු එකිනෙකින් යම් දුරකින් පිහිටා ඇති ඒකක සෛල ආවර්තිතා අරාවකට යොමු වන පදයකි. Metasurfaces යනු MIMO සංරචක අතර කලාප පළල, ලාභය සහ හුදකලා වීම ඇතුළුව ඇන්ටෙනා විකිරණ කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීමට ඵලදායී ක්රමයකි. මතුපිට තරංග ප්‍රචාරණයේ බලපෑම හේතුවෙන්, metasurfaces වැඩි දියුණු කරන ලද ඇන්ටෙනා ක්‍රියාකාරිත්වයට දායක වන අතිරේක අනුනාදයක් ජනනය කරයි39. මෙම කාර්යය 6 GHz ට අඩු 5G කලාපයේ ක්‍රියාත්මක වන Epsilon-negative metamaterial (MM) ඒකකයක් යෝජනා කරයි. 8mm×8mm පෘෂ්ඨ වර්ගඵලයක් සහිත MM අඩු පාඩු Rogers 5880 උපස්ථරයක් මත 2.2 පාර විද්‍යුත් නියතයක් සහ 1.575mm ඝණකමකින් සංවර්ධනය කරන ලදී. ප්‍රශස්ත MM අනුනාදක පැච් එක රූප සටහන 4a හි පෙන්වා ඇති පරිදි වෙනස් කරන ලද පිටත බෙදීම් මුදු දෙකකට සම්බන්ධ කර ඇති අභ්‍යන්තර කවාකාර බෙදීම් වළල්ලකින් සමන්විත වේ. රූප සටහන 4a යෝජිත MM සැකසුමේ අවසාන ප්‍රශස්ත පරාමිතීන් සාරාංශ කරයි. පසුව, තඹ පසුතලයකින් තොරව 40 × 40 mm සහ 80 × 80 mm metasurface ස්ථර පිළිවෙළින් 5 × 5 සහ 10 × 10 සෛල අරා භාවිතා කරමින් තඹ පසුතලයක් සමඟ සංවර්ධනය කරන ලදී. යෝජිත MM ව්‍යුහය ත්‍රිමාණ විද්‍යුත් චුම්භක ආකෘති නිර්මාණ මෘදුකාංගයක් වන “CST studio suite 2019” භාවිතයෙන් ආකෘති නිර්මාණය කරන ලදී. සත්‍ය ප්‍රතිචාරය විශ්ලේෂණය කිරීම මගින් CST සමාකරණ ප්රතිඵල වලංගු කිරීම සඳහා යෝජිත MM අරා ව්‍යුහයේ සහ මිනුම් සැකසුමේ (ද්විත්ව-වරාය ජාල විශ්ලේෂකය PNA සහ තරංග මාර්ගෝපදේශ තොට) ගොතන ලද මූලාකෘතියක් රූප සටහන 4b හි පෙන්වා ඇත. මිනුම් සැකසුම සංඥා යැවීමට සහ ලබා ගැනීමට තරංග මාර්ගෝපදේශ කොක්සියල් ඇඩැප්ටර දෙකක් (A-INFOMW, කොටස් අංකය: 187WCAS) සමඟ ඒකාබද්ධව Agilent PNA ශ්‍රේණි ජාල විශ්ලේෂකය භාවිතා කළේය. මූලාකෘති 5×5 array එකක් coaxial cable මගින් සම්බන්ධ කර ඇති waveguide coaxial ඇඩැප්ටර දෙකක් අතර port-2 network analysis (Agilent PNA N5227A) වෙත තබා ඇත. නියමු බලාගාරයක ජාල විශ්ලේෂකය ක්‍රමාංකනය කිරීමට Agilent N4694-60001 ක්රමාංකන කට්ටලය භාවිතා කරයි. යෝජිත මූලාකෘති MM අරාවෙහි අනුකරණය කරන ලද සහ CST නිරීක්ෂණය කරන ලද විසිරුම් පරාමිති රූප සටහන 5a හි පෙන්වා ඇත. යෝජිත MM ව්‍යුහය 6 GHz ට අඩු 5G සංඛ්යාත පරාසයේ අනුනාද වන බව දැකිය හැක. 10 dB කලාප පළලෙහි කුඩා වෙනසක් තිබියදීත්, අනුකරණය කරන ලද සහ පර්යේෂණාත්මක ප්රතිඵල ඉතා සමාන වේ. නිරීක්ෂණය කරන ලද අනුනාදයේ අනුනාද සංඛ්‍යාතය, කලාප පළල සහ විස්තාරය රූප සටහන 5a හි පෙන්වා ඇති පරිදි අනුකරණය කරන ලද ඒවාට වඩා තරමක් වෙනස් වේ. නිරීක්ෂණය කරන ලද සහ අනුකරණය කරන ලද ප්රතිඵල අතර මෙම වෙනස්කම් ඇති වන්නේ නිෂ්පාදන අසම්පූර්ණතා, මූලාකෘතිය සහ තරංග මාර්ගෝපදේශ වරායන් අතර කුඩා නිෂ්කාශන, තරංග මාර්ගෝපදේශ වරායන් සහ අරා සංරචක අතර සම්බන්ධ කිරීමේ බලපෑම් සහ මිනුම් ඉවසීම හේතුවෙනි. මීට අමතරව, පර්යේෂණාත්මක සැකසුමෙහි තරංග මාර්ගෝපදේශ වරායන් අතර සංවර්ධිත මූලාකෘතිය නිසි ලෙස ස්ථානගත කිරීම අනුනාද මාරුවකට හේතු විය හැක. මීට අමතරව, ක්රමාංකන අවධියේදී අනවශ්ය ශබ්දයක් නිරීක්ෂණය කරන ලද අතර, එය සංඛ්යාත්මක සහ මනින ලද ප්රතිඵල අතර විෂමතා ඇති විය. කෙසේ වෙතත්, මෙම දුෂ්කරතා හැරුණු විට, යෝජිත MM අරාව මූලාකෘතිය අනුකරණය සහ අත්හදා බැලීම අතර ඇති ශක්තිමත් සහසම්බන්ධය හේතුවෙන් හොඳින් ක්‍රියා කරයි, එය sub-6 GHz 5G රැහැන් රහිත සන්නිවේදන යෙදුම් සඳහා හොඳින් ගැලපේ.
(a) ඒකක සෛල ජ්‍යාමිතිය (S1 = 8 mm, S2 = 7 mm, S3 = 5 mm, f1, f2, f4 = 0.5 mm, f3 = 0.75 mm, h1 = 0.5 mm, h2 = 1 .75 mm) (CST STUDIO SUITE) ) 2019) (b) MM මිනුම් සැකසුමේ ඡායාරූපය.
(a) metamaterial prototype හි විසිරුම් පරාමිති වක්‍ර අනුකරණය සහ සත්‍යාපනය. (b) MM ඒකක සෛලයක පාර විද්‍යුත් නියත වක්‍රය.
MM ඒකක සෛලයේ හැසිරීම තවදුරටත් විශ්ලේෂණය කිරීම සඳහා CST විද්‍යුත් චුම්භක සිමියුලේටරයේ ඇති පශ්චාත් සැකසුම් ශිල්පීය ක්‍රම භාවිතයෙන් ඵලදායී පාර විද්‍යුත් නියත, චුම්භක පාරගම්යතාව සහ වර්තන දර්ශකය වැනි අදාළ ඵලදායී පරාමිතීන් අධ්‍යයනය කරන ලදී. ඵලදායි MM පරාමිතීන් ශක්තිමත් ප්‍රතිනිර්මාණ ක්‍රමයක් භාවිතා කරමින් විසිරුම් පරාමිති වලින් ලබා ගනී. පහත සම්ප්‍රේෂණ සහ පරාවර්තන සංගුණක සමීකරණ: (3) සහ (4) වර්තන දර්ශකය සහ සම්බාධනය තීරණය කිරීමට භාවිතා කළ හැක (40 බලන්න).
ක්‍රියාකරුගේ සැබෑ සහ මනඃකල්පිත කොටස් පිළිවෙලින් (.)' සහ (.)” මගින් නිරූපණය වන අතර m නිඛිල අගය සැබෑ වර්තන දර්ශකයට අනුරූප වේ. පාර විද්‍යුත් නියතය සහ පාරගම්යතාව තීරණය කරනු ලබන්නේ පිළිවෙළින් සම්බාධනය සහ වර්තන දර්ශකය මත පදනම් වන \(\varepsilon { } = {}n/z,\) සහ \(\mu = nz\) යන සූත්‍ර මගිනි. MM ව්‍යුහයේ ඵලදායී පාර විද්‍යුත් නියත වක්‍රය රූප සටහන 5b හි දැක්වේ. අනුනාද සංඛ්‍යාතයේදී, ඵලදායි පාර විද්‍යුත් නියතය ඍණ වේ. රූප සටහන 6a,b මඟින් යෝජිත ඒකක සෛලයේ ඵලදායි පාරගම්යතාව (μ) සහ ඵලදායි වර්තන දර්ශකය (n) නිස්සාරණය කළ අගයන් පෙන්වයි. කැපී පෙනෙන ලෙස, නිස්සාරණය කරන ලද පාරගම්යතාවන් ශුන්‍යයට ආසන්න ධනාත්මක තාත්වික අගයන් ප්‍රදර්ශනය කරයි, එය යෝජිත MM ව්‍යුහයේ එප්සිලෝන්-සෘණ (ENG) ගුණාංග සනාථ කරයි. එපමනක් නොව, රූප සටහන 6a හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ශුන්‍යයට ආසන්න පාරගම්යතාවයේ අනුනාදනය අනුනාද සංඛ්‍යාතයට දැඩි ලෙස සම්බන්ධ වේ. සංවර්ධිත ඒකක සෛලයට සෘණ වර්තන දර්ශකයක් ඇත (රූපය 6b), එයින් අදහස් වන්නේ යෝජිත එම්එම් ඇන්ටෙනා කාර්ය සාධනය වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා භාවිතා කළ හැකි බවයි21,41.
තනි බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් ඇන්ටෙනාවක සංවර්ධිත මූලාකෘතිය යෝජිත සැලසුම පර්යේෂණාත්මකව පරීක්ෂා කිරීම සඳහා නිපදවන ලදී. 7a,b යෝජිත මූලාකෘති තනි ඇන්ටනාව, එහි ව්‍යුහාත්මක කොටස් සහ ආසන්න ක්ෂේත්‍ර මිනුම් සැකසුම (SATIMO) වල රූප පෙන්වයි. ඇන්ටෙනා කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා, සංවර්ධිත metasurface ඇන්ටනාව යටතේ ස්ථර වල තබා ඇත, රූපය 8a හි පෙන්වා ඇති පරිදි, උස h. මිලිමීටර් 12 ක පරතරයකින් තනි ඇන්ටෙනාවේ පිටුපස තනි 40mm x 40mm ද්විත්ව ස්ථර පාර මතුපිටක් යොදන ලදී. මීට අමතරව, තනි ඇන්ටෙනාවේ පසුපස පැත්තේ පසුපස පැත්තක් සහිත මෙටාසර්ෆේස් මිලිමීටර් 12 ක දුරින් තබා ඇත. metasurface යෙදීමෙන් පසුව, තනි ඇන්ටනාව කාර්ය සාධනයේ සැලකිය යුතු දියුණුවක් පෙන්නුම් කරයි, රූප 1 සහ 2 හි පෙන්වා ඇති පරිදි. 8 සහ 9 රූප. රූප සටහන 8b මඟින් තනි ඇන්ටෙනාව සඳහා මෙටාසර්ෆේස් නොමැතිව සහ මනින ලද පරාවර්තක බිම් පෙන්වයි. Metasurface එකක් සහිත ඇන්ටනාවක ආවරණ කලාපය metasurface නොමැති ඇන්ටනාවක ආවරණ කලාපයට බෙහෙවින් සමාන බව සඳහන් කිරීම වටී. රූප 9a,b මඟින් මෙහෙයුම් වර්ණාවලියේ MS නොමැතිව සහ සමඟ අනුකරණය කරන ලද සහ නිරීක්ෂණය කරන ලද තනි ඇන්ටෙනා ලාභය සහ සමස්ත කාර්යක්ෂමතාවය සංසන්දනය කරයි. මෙටාසර්ෆේස් නොවන ඇන්ටෙනාව හා සසඳන විට, මෙටාසර්ෆේස් ඇන්ටෙනාවෙහි ලාභය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු වී ඇති අතර එය 5.15 dBi සිට 8 dBi දක්වා වැඩි වන බව දැකගත හැකිය. තනි-ස්ථර metasurface, dual-layer metasurface සහ backplane metasurface සහිත තනි ඇන්ටනාවෙහි ලාභය පිළිවෙළින් 6 dBi, 6.9 dBi සහ 8 dBi කින් වැඩි විය. අනෙකුත් metasurfaces (තනි-ස්ථර සහ ද්වි-ස්ථර MCs) සමඟ සසඳන විට, තඹ පසුතලයක් සහිත තනි metasurface ඇන්ටෙනාවක ලාභය 8 dBi දක්වා වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී, metasurface පරාවර්තකයක් ලෙස ක්‍රියා කරයි, ඇන්ටෙනාවේ පිටුපස විකිරණ අඩු කරයි සහ විද්‍යුත් චුම්භක තරංග ඉන්-ෆේස් හසුරුවයි, එමඟින් ඇන්ටෙනාවේ විකිරණ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කරයි සහ එම නිසා ලාභය වැඩි වේ. මෙටාසර්ෆේස් නොමැතිව සහ සහිත තනි ඇන්ටෙනාවක සමස්ත කාර්යක්ෂමතාව පිළිබඳ අධ්‍යයනයක් රූප සටහන 9b හි පෙන්වා ඇත. මෙටාසර්ෆේස් සහිත සහ රහිත ඇන්ටෙනාවක කාර්යක්ෂමතාව බොහෝ දුරට සමාන බව සඳහන් කිරීම වටී. අඩු සංඛ්යාත පරාසය තුළ, ඇන්ටෙනා කාර්යක්ෂමතාව තරමක් අඩු වේ. පර්යේෂණාත්මක සහ අනුකරණය කරන ලද ලාභ සහ කාර්යක්ෂමතා වක්‍ර හොඳ එකඟතාවයක පවතී. කෙසේ වෙතත්, නිෂ්පාදන දෝෂ, මිනුම් ඉවසීම්, SMA වරාය සම්බන්ධතා නැතිවීම සහ වයර් නැතිවීම හේතුවෙන් අනුකරණය කරන ලද සහ පරීක්ෂා කරන ලද ප්රතිඵල අතර සුළු වෙනස්කම් තිබේ. මීට අමතරව, ඇන්ටෙනා සහ MS පරාවර්තකය නයිලෝන් ස්පේසර් අතර පිහිටා ඇති අතර, එය සමාකරණ ප්රතිඵලවලට සාපේක්ෂව නිරීක්ෂණය කරන ලද ප්රතිඵලවලට බලපාන තවත් ගැටළුවකි.
රූපය (a) සම්පුර්ණ කරන ලද තනි ඇන්ටෙනාව සහ එහි සම්බන්ධිත සංරචක පෙන්වයි. (ආ) ආසන්න ක්ෂේත්‍ර මිනුම් සැකසුම (SATIMO).
(අ) මෙටාසර්ෆේස් පරාවර්තක භාවිතයෙන් ඇන්ටෙනා උද්දීපනය (CST STUDIO SUITE 2019). (ආ) MS නොමැතිව සහ සමඟ තනි ඇන්ටෙනාවක අනුකරණය කරන ලද සහ පර්යේෂණාත්මක පරාවර්තන.
(a) සාක්ෂාත් කර ගත් ලාභය සහ (b) යෝජිත metasurface effect ඇන්ටෙනාවෙහි සමස්ත කාර්යක්ෂමතාවයේ අනුකරණය සහ මිනුම් ප්රතිඵල.
MS භාවිතා කරමින් බීම් රටා විශ්ලේෂණය. UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory හි SATIMO Near-Field Experimental Environment හි තනි-ඇන්ටෙනා ආසන්න-ක්ෂේත්‍ර මිනුම් සිදු කරන ලදී. රූප 10a, b මඟින් යෝජිත තනි ඇන්ටෙනාව MS සමඟ සහ රහිතව 5.5 GHz දී අනුකරණය කරන ලද සහ නිරීක්ෂණය කරන ලද E-තලය සහ H-තල විකිරණ රටා පෙන්වයි. සංවර්ධිත තනි ඇන්ටනාව (MS නොමැතිව) පැති පෙති අගයන් සහිත ස්ථාවර ද්විපාර්ශ්වික විකිරණ රටාවක් සපයයි. යෝජිත MS පරාවර්තකය යෙදීමෙන් පසු, ඇන්ටෙනාව ඒක දිශානුගත විකිරණ රටාවක් සපයන අතර රූප 10a, b හි පෙන්වා ඇති පරිදි පසුපස කොටස්වල මට්ටම අඩු කරයි. යෝජිත තනි ඇන්ටෙනා විකිරණ රටාව තඹ පසුතලයක් සහිත මෙටාසර්ෆේස් භාවිතා කරන විට ඉතා පහත් පසුපස සහ පැති පෙති සහිත වඩාත් ස්ථායී සහ ඒක දිශානුගත බව සඳහන් කිරීම වටී. යෝජිත MM array පරාවර්තකය, ධාරාව ඒක දිශානතියට යොමු කිරීමෙන් විකිරණ කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කරන අතරම ඇන්ටෙනාවේ පිටුපස සහ පැති පෙති අඩු කරයි (රූපය 10a, b), එමගින් ලාභය සහ මෙහෙයවීම වැඩි කරයි. පර්යේෂණාත්මක විකිරණ රටාව බොහෝ දුරට CST සමාකරණ හා සැසඳිය හැකි නමුත් විවිධ එකලස් කරන ලද සංරචකවල නොගැලපීම, මිනුම් ඉවසීම සහ කේබල් අලාභය හේතුවෙන් තරමක් වෙනස් විය. මීට අමතරව, ඇන්ටනාව සහ MS පරාවර්තකය අතර නයිලෝන් ස්පේසරයක් ඇතුළු කරන ලදී, එය සංඛ්යාත්මක ප්රතිඵලවලට සාපේක්ෂව නිරීක්ෂණය කළ ප්රතිඵලවලට බලපාන තවත් ගැටලුවකි.
5.5 GHz සංඛ්‍යාතයකින් සංවර්ධිත තනි ඇන්ටෙනාවේ (MS නොමැතිව සහ MS සමඟ) විකිරණ රටාව අනුකරණය කර පරීක්ෂා කරන ලදී.
යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනා ජ්‍යාමිතිය රූප සටහන 11 හි පෙන්වා ඇති අතර තනි ඇන්ටනා හතරක් ඇතුළත් වේ. MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි සංරචක හතර, රූප සටහන 11 හි පෙන්වා ඇති පරිදි 80 × 80 × 1.575 mm මාන උපස්ථරයක් මත එකිනෙකට විකලාංග ලෙස සකසා ඇත. නිර්මාණය කරන ලද MIMO ඇන්ටෙනාවට මිලිමීටර් 22 ක අන්තර් මූලද්‍රව්‍ය දුරක් ඇත, එය වඩා කුඩා වේ. ඇන්ටෙනාවේ ආසන්නතම අනුරූප අන්තර්-මූලද්‍රව්‍ය දුර. MIMO ඇන්ටනාව සංවර්ධනය කරන ලදී. මීට අමතරව, බිම් තලයේ කොටසක් තනි ඇන්ටෙනාවක් මෙන් එකම ආකාරයෙන් පිහිටා ඇත. රූප සටහන 12a හි පෙන්වා ඇති MIMO ඇන්ටනාවල (S11, S22, S33, සහ S44) පරාවර්තක අගයන් 3.2-7.6 GHz කලාපයේ අනුනාද වන තනි-මූලද්‍රව්‍ය ඇන්ටෙනාවක් මෙන් හැසිරීම් ප්‍රදර්ශනය කරයි. එමනිසා, MIMO ඇන්ටෙනාවක සම්බාධක කලාප පළල තනි ඇන්ටෙනාවකට හරියටම සමාන වේ. MIMO සංරචක අතර සම්බන්ධ කිරීමේ බලපෑම MIMO ඇන්ටෙනා වල කුඩා කලාප පළල නැති වීමට ප්රධාන හේතුවයි. MIMO සංරචක අතර ප්‍රශස්ත හුදකලාව තීරණය කරන ලද MIMO සංරචක මත අන්තර් සම්බන්ධතාවයේ බලපෑම රූප සටහන 12b පෙන්වයි. ඇන්ටනා 1 සහ 2 අතර හුදකලා වීම අඩුම අගය -13.6 dB පමණ වන අතර, ඇන්ටනා 1 සහ 4 අතර හුදකලා වීම වැඩිම -30.4 dB පමණ වේ. එහි කුඩා ප්රමාණය සහ පුළුල් කලාප පළල හේතුවෙන්, මෙම MIMO ඇන්ටනාව අඩු ලාභයක් සහ අඩු ප්‍රතිදානයක් ඇත. පරිවරණය අඩුයි, එබැවින් ශක්තිමත් කිරීම සහ පරිවරණය වැඩි කිරීම අවශ්ය වේ;
යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනාවේ සැලසුම් යාන්ත්‍රණය (a) ඉහළ දර්ශනය සහ (b) බිම් තලය. (CST Studio Suite 2019).
යෝජිත metasurface MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි ජ්‍යාමිතික සැකැස්ම සහ උද්දීපන ක්‍රමය රූප සටහන 13a හි පෙන්වා ඇත. 80x80x1.575mm මානයන් සහිත 10x10mm න්‍යාසයක් රූප සටහන 13a හි දැක්වෙන පරිදි 12mm උස MIMO ඇන්ටෙනාවක පිටුපස පැත්ත සඳහා නිර්මාණය කර ඇත. මීට අමතරව, තඹ බැක්ප්ලේන් සහිත මෙටාසර්ෆේස් MIMO ඇන්ටනාවල ඒවායේ ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා භාවිතා කිරීමට අදහස් කෙරේ. ඇන්ටෙනාව මගින් ජනනය වන තරංග සහ පාර මතුපිටින් පරාවර්තනය වන තරංග අතර නිර්මාණාත්මක මැදිහත්වීම් වලට ඉඩ සලසන අතරම ඉහළ ලාභයක් ලබා ගැනීම සඳහා මෙටාසර්ෆේස් සහ MIMO ඇන්ටෙනාව අතර දුර ඉතා වැදගත් වේ. MIMO මූලද්‍රව්‍ය අතර උපරිම ලාභය සහ හුදකලා වීම සඳහා කාර්තු තරංග ප්‍රමිතීන් පවත්වා ගනිමින් ඇන්ටනාව සහ මෙටාසර්ෆේස් අතර උස ප්‍රශස්ත කිරීම සඳහා පුළුල් ආකෘති නිර්මාණය සිදු කරන ලදී. MIMO ඇන්ටෙනා ක්‍රියාකාරීත්වයේ සැලකිය යුතු දියුණුවක් පසුතල සහිත metasurfaces සමඟ සසඳන විට Backplanes නොමැති metasurfaces භාවිතා කිරීමෙන් ලබා ගන්නා ලද සැලකිය යුතු වැඩිදියුණු කිරීම් පසු පරිච්ඡේද වලින් පෙන්නුම් කෙරේ.
(අ) MS (CST STUDIO SUITE 2019) භාවිතා කරමින් යෝජිත MIMO ඇන්ටනාවෙහි CST සමාකරණ සැකසුම, (b) MS නොමැතිව සහ MS සමඟ සංවර්ධිත MIMO පද්ධතියේ පරාවර්තක වක්‍ර.
Metasurfaces සහිත සහ රහිත MIMO ඇන්ටනාවල පරාවර්තන රූප සටහන 13b හි පෙන්වා ඇත, MIMO පද්ධතියේ සියලුම ඇන්ටනා වල පාහේ සමාන හැසිරීම් හේතුවෙන් S11 සහ S44 ඉදිරිපත් කෙරේ. MIMO ඇන්ටෙනාවක -10 dB සම්බාධක කලාප පළල තනි මෙටාසර්ෆේස් නොමැතිව සහ නොමැති බව සඳහන් කිරීම වටී. ඊට වෙනස්ව, යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනාවේ සම්බාධන කලාප පළල ද්විත්ව ස්ථර MS සහ backplane MS මගින් වැඩි දියුණු කර ඇත. MS නොමැතිව, MIMO ඇන්ටනාව මධ්‍ය සංඛ්‍යාතයට සාපේක්ෂව 81.5% (3.2-7.6 GHz) භාගික කලාප පළලක් සපයන බව සඳහන් කිරීම වටී. පසුතලය සමඟ MS ඒකාබද්ධ කිරීම යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනාවේ සම්බාධන කලාප පළල 86.3% (3.08–7.75 GHz) දක්වා වැඩි කරයි. ද්වි-ස්ථර MS ප්‍රතිදානය වැඩි කළද, වැඩිදියුණු කිරීම තඹ පසුතලයක් සහිත MS වලට වඩා අඩුය. එපමණක් නොව, ද්විත්ව ස්ථර MC ඇන්ටෙනාවෙහි ප්රමාණය වැඩි කරයි, එහි පිරිවැය වැඩි කරයි, සහ එහි පරාසය සීමා කරයි. නිර්මාණය කරන ලද MIMO ඇන්ටනාව සහ metasurface පරාවර්තකය සමාකරණ ප්රතිඵල වලංගු කිරීමට සහ සත්‍ය කාර්ය සාධනය ඇගයීම සඳහා නිපදවා තහවුරු කර ඇත. රූප සටහන 14a මඟින් නිපදවන ලද MS ස්ථරය සහ MIMO ඇන්ටනාව විවිධ සංරචක එකලස් කර ඇති අතර, 14b සංවර්ධිත MIMO පද්ධතියේ ඡායාරූපයක් පෙන්වයි. MIMO ඇන්ටනාව රූප සටහන 14b හි පෙන්වා ඇති පරිදි නයිලෝන් ස්පේසර් හතරක් භාවිතා කරමින් මෙටාසර්ෆේස් මුදුනේ සවි කර ඇත. රූප සටහන 15a මගින් සංවර්ධිත MIMO ඇන්ටෙනා පද්ධතියේ ආසන්න-ක්ෂේත්‍ර පර්යේෂණාත්මක සැකසුමේ සැණෙපොතක් පෙන්වයි. PNA ජාල විශ්ලේෂකයක් (Agilent Technologies PNA N5227A) UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory හි විසිරීමේ පරාමිතීන් තක්සේරු කිරීමට සහ ආසන්න ක්ෂේත්‍ර විමෝචන ලක්ෂණ ඇගයීමට සහ සංලක්ෂිත කිරීමට භාවිතා කරන ලදී.
(අ) SATIMO ආසන්න ක්ෂේත්‍ර මිනුම්වල ඡායාරූප (b) S11 MIMO ඇන්ටෙනාවේ MS සමඟ සහ රහිතව අනුකරණය කරන ලද සහ පර්යේෂණාත්මක වක්‍ර.
මෙම කොටස යෝජිත 5G MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි අනුකරණය කරන ලද සහ නිරීක්ෂණය කරන ලද S-පරාමිතීන් පිළිබඳ සංසන්දනාත්මක අධ්‍යයනයක් ඉදිරිපත් කරයි. රූප සටහන 15b මගින් ඒකාබද්ධ 4-මූලද්‍රව්‍ය MIMO MS ඇන්ටෙනාවෙහි පර්යේෂණාත්මක පරාවර්තක සැලැස්ම පෙන්වන අතර එය CST සමාකරණ ප්රතිඵල සමඟ සංසන්දනය කරයි. පර්යේෂණාත්මක පරාවර්තනයන් CST ගණනය කිරීම් වලට සමාන බව සොයා ගන්නා ලදී, නමුත් නිෂ්පාදන දෝෂ සහ පර්යේෂණාත්මක ඉවසීම් හේතුවෙන් තරමක් වෙනස් විය. මීට අමතරව, යෝජිත MS-පාදක MIMO මූලාකෘතියේ නිරීක්ෂණය කරන ලද පරාවර්තනය 6 GHz ට අඩු 5G වර්ණාවලිය 4.8 GHz සම්බාධක කලාප පළලකින් ආවරණය කරයි, එයින් අදහස් වන්නේ 5G යෙදුම් කළ හැකි බවයි. කෙසේ වෙතත්, මනින ලද අනුනාද සංඛ්‍යාතය, කලාප පළල සහ විස්තාරය CST සමාකරණ ප්රතිඵල වලින් තරමක් වෙනස් වේ. නිෂ්පාදන දෝෂ, coax-to-SMA සම්බන්ධ කිරීමේ පාඩු සහ එළිමහන් මිනුම් සැකසුම් මනින ලද සහ අනුකරණය කරන ලද ප්රතිඵල අතර වෙනස්කම් ඇති කළ හැකිය. කෙසේ වෙතත්, මෙම අඩුපාඩු මධ්‍යයේ වුවද, යෝජිත MIMO හොඳින් ක්‍රියා කරයි, සමාකරණ සහ මිනුම් අතර ප්‍රබල එකඟතාවයක් සපයයි, එය sub-6 GHz 5G රැහැන් රහිත යෙදුම් සඳහා හොඳින් ගැලපේ.
අනුකරණය කරන ලද සහ නිරීක්ෂණය කරන ලද MIMO ඇන්ටෙනා ප්‍රතිලාභ වක්‍ර රූප 2 සහ 2 හි පෙන්වා ඇත. රූප සටහන 16a,b සහ 17a,b හි පෙන්වා ඇති පරිදි, MIMO සංරචකවල අන්‍යෝන්‍ය අන්තර්ක්‍රියා පෙන්වා ඇත. MIMO ඇන්ටනා සඳහා metasurfaces යොදන විට, MIMO ඇන්ටනා අතර හුදකලා වීම සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු වේ. යාබද ඇන්ටෙනා මූලද්‍රව්‍ය S12, S14, S23 සහ S34 අතර ඇති හුදකලා බිම් කොටස් සමාන වක්‍ර පෙන්වන අතර විකර්ණ MIMO ඇන්ටනා S13 සහ S42 ඒවා අතර ඇති වැඩි දුර නිසා ඒ හා සමානව ඉහළ හුදකලා බවක් පෙන්වයි. යාබද ඇන්ටෙනා වල සමාකරණ සම්ප්‍රේෂණ ලක්ෂණ රූප සටහන 16a හි දැක්වේ. 6 GHz ට අඩු 5G මෙහෙයුම් වර්ණාවලියේ, metasurface නොමැති MIMO ඇන්ටෙනාවක අවම හුදකලාව -13.6 dB වන අතර, backplane සහිත metasurface සඳහා - 15.5 dB බව සඳහන් කිරීම වටී. තනි සහ ද්වි-ස්ථර metasurfaces හා සසඳන විට backplane metasurface MIMO ඇන්ටෙනා මූලද්‍රව්‍ය අතර හුදකලා වීම සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කරන බව ලාභ උපක්‍රමය (Figure 16a) පෙන්නුම් කරයි. යාබද ඇන්ටෙනා මූලද්‍රව්‍ය මත, තනි සහ ද්වි-ස්ථර metasurfaces අවම වශයෙන් -13.68 dB සහ -14.78 dB හුදකලා කිරීමක් සපයන අතර, තඹ පසුතල metasurface දළ වශයෙන් -15.5 dB සපයයි.
MS ස්තරය නොමැතිව සහ MS ස්ථරය සහිත MIMO මූලද්‍රව්‍යවල අනුකරණ හුදකලා වක්‍ර: (a) S12, S14, S34 සහ S32 සහ (b) S13 සහ S24.
යෝජිත MS-පාදක MIMO ඇන්ටෙනාවල පර්යේෂණාත්මක ලාභ වක්‍ර නොමැතිව සහ ඒවා: (a) S12, S14, S34 සහ S32 සහ (b) S13 සහ S24.
MS ස්තරය එකතු කිරීමට පෙර සහ පසු MIMO විකර්ණ ඇන්ටෙනා උපක්‍රම රූප සටහන 16b හි පෙන්වා ඇත. මෙටාසර්ෆේස් (ඇන්ටනා 1 සහ 3) නොමැති විකර්ණ ඇන්ටනා අතර අවම හුදකලා වීම - මෙහෙයුම් වර්ණාවලිය හරහා - 15.6 dB වන අතර, පසුතලයක් සහිත පාර මතුපිටක් - 18 dB බව සඳහන් කිරීම වටී. metasurface ප්‍රවේශය විකර්ණ MIMO ඇන්ටනා අතර සම්බන්ධ කිරීමේ බලපෑම් සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි. තනි ස්ථර metasurface සඳහා උපරිම පරිවරණය -37 dB වන අතර ද්විත්ව ස්ථර metasurface සඳහා මෙම අගය -47 dB දක්වා පහත වැටේ. තඹ පසුතලයක් සහිත මෙටාසර්ෆේස් උපරිම හුදකලා කිරීම -36.2 dB වේ, එය වැඩිවන සංඛ්යාත පරාසය සමඟ අඩු වේ. පසුතලයක් නොමැති තනි සහ ද්වි-ස්ථර metasurfaces හා සසඳන විට, backplane සහිත metasurfaces සම්පූර්ණ අවශ්ය මෙහෙයුම් සංඛ්යාත පරාසය හරහා උසස් හුදකලාවක් සපයයි, විශේෂයෙන් 6 GHz ට අඩු 5G පරාසය තුළ, රූප 16a, b හි පෙන්වා ඇත. 6 GHz (3.5 GHz) ට අඩු වඩාත් ජනප්‍රිය සහ බහුලව භාවිතා වන 5G කලාපය තුළ, තනි සහ ද්විත්ව ස්ථර metasurfaces MIMO සංරචක අතර තඹ පසුතල සහිත metasurfaces වලට වඩා අඩු හුදකලාවක් ඇත (MS පාහේ නැත) (Figure 16a බලන්න), b) . පිළිවෙළින් යාබද ඇන්ටනා (S12, S14, S34 සහ S32) සහ විකර්ණ ඇන්ටනා (S24 සහ S13) හුදකලා වීම පෙන්නුම් කරමින් ලාභ මිනුම් රූප 17a, b හි පෙන්වා ඇත. මෙම සංඛ්‍යා වලින් දැකිය හැකි පරිදි (රූපය 17a, b), MIMO සංරචක අතර පර්යේෂණාත්මක හුදකලාව අනුකරණය කරන ලද හුදකලාව සමඟ හොඳින් එකඟ වේ. නිෂ්පාදන දෝෂ, SMA වරාය සම්බන්ධතා සහ වයර් පාඩු හේතුවෙන් අනුකරණය කරන ලද සහ මනින ලද CST අගයන් අතර සුළු වෙනස්කම් ඇතත්. මීට අමතරව, ඇන්ටෙනා සහ MS පරාවර්තකය නයිලෝන් ස්පේසර් අතර පිහිටා ඇති අතර, එය සමාකරණ ප්රතිඵලවලට සාපේක්ෂව නිරීක්ෂණය කරන ලද ප්රතිඵලවලට බලපාන තවත් ගැටළුවකි.
පෘෂ්ඨීය තරංග මර්දනය හරහා අන්‍යෝන්‍ය සම්බන්ධ කිරීම අඩු කිරීමේදී මෙටාසර්ෆේස් වල කාර්යභාරය තාර්කික කිරීම සඳහා 5.5 GHz දී මතුපිට ධාරා ව්‍යාප්තිය අධ්‍යයනය කරන ලදී. යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි මතුපිට ධාරා ව්‍යාප්තිය රූප සටහන 18 හි පෙන්වා ඇත, එහිදී ඇන්ටෙනාව 1 ධාවනය වන අතර ඉතිරි ඇන්ටනාව 50 ohm බරකින් අවසන් වේ. ඇන්ටෙනා 1 බලගන්වන විට, රූප සටහන 18a හි පෙන්වා ඇති පරිදි, පාර මතුපිටක් නොමැති විට, යාබද ඇන්ටනා 5.5 GHz දී සැලකිය යුතු අන්‍යෝන්‍ය සම්බන්ධක ධාරා දිස්වනු ඇත. ඊට පටහැනිව, රූප සටහන 18b-d හි පෙන්වා ඇති පරිදි, metasurfaces භාවිතා කිරීම හරහා, යාබද ඇන්ටනා අතර හුදකලාව වැඩිදියුණු වේ. යාබද ක්ෂේත්‍රවල අන්‍යෝන්‍ය සම්බන්ධ කිරීමේ බලපෑම ප්‍රති-සමාන්තර දිශාවන්හි MS ස්ථරය දිගේ ඒකක සෛලවල යාබද වළලු සහ යාබද MS ඒකක සෛල වෙත සම්බන්ධ කිරීමේ ධාරාව ප්‍රචාරණය කිරීමෙන් අවම කළ හැකි බව සැලකිල්ලට ගත යුතුය. බෙදා හරින ලද ඇන්ටනා වලින් MS ඒකක වෙත ධාරාව එන්නත් කිරීම MIMO සංරචක අතර හුදකලා කිරීම වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා ප්රධාන ක්රමයකි. එහි ප්රතිඵලයක් වශයෙන්, MIMO සංරචක අතර සම්බන්ධක ධාරාව විශාල වශයෙන් අඩු වී ඇති අතර, හුදකලා වීමද විශාල වශයෙන් වැඩිදියුණු වේ. කප්ලිං ක්ෂේත්‍රය මූලද්‍රව්‍යයේ බහුලව බෙදා හැර ඇති නිසා, තඹ බැක්ප්ලේන් මෙටාසර්ෆේස් MIMO ඇන්ටෙනා එකලස් කිරීම තනි හා ද්වි-ස්ථර පාර මතුපිටට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස හුදකලා කරයි (රූපය 18d). එපමනක් නොව, සංවර්ධිත MIMO ඇන්ටනාව ඉතා අඩු පසු ප්‍රචාරණයක් සහ පැති ප්‍රචාරණයක් ඇති අතර, ඒක දිශානුගත විකිරණ රටාවක් නිපදවන අතර එමඟින් යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි ලාභය වැඩි කරයි.
යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි මතුපිට ධාරා රටා 5.5 GHz (a) MC නොමැතිව, (b) තනි ස්ථර MC, (c) ද්විත්ව ස්ථර MC, සහ (d) තඹ පසුතලය සහිත තනි ස්ථර MC. (CST Studio Suite 2019).
ක්රියාකාරී සංඛ්‍යාතය තුළ, රූප සටහන 19a මඟින් නිර්මාණය කරන ලද MIMO ඇන්ටෙනාවේ මෙටාසර්ෆේස් නොමැතිව සහ ඒවා සමඟ අනුකරණය කරන ලද සහ නිරීක්ෂිත ප්‍රතිලාභ පෙන්වයි. රූප සටහන 19a හි පෙන්වා ඇති පරිදි MIMO ඇන්ටෙනාවේ මෙටාසර්ෆේස් නොමැතිව අනුකරණය කරන ලද ප්‍රතිලාභය 5.4 dBi වේ. MIMO සංරචක අතර අන්‍යෝන්‍ය සම්බන්ධ කිරීමේ බලපෑම හේතුවෙන්, යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනාව ඇත්ත වශයෙන්ම තනි ඇන්ටෙනාවකට වඩා 0.25 dBi ඉහළ ලාභයක් ලබා ගනී. Metasurfaces එකතු කිරීම MIMO සංරචක අතර සැලකිය යුතු වාසි සහ හුදකලා කිරීමක් සැපයිය හැකිය. මේ අනුව, යෝජිත metasurface MIMO ඇන්ටනාවට 8.3 dBi දක්වා ඉහළ අවබෝධයක් ලබා ගත හැක. රූප සටහන 19a හි පෙන්වා ඇති පරිදි, MIMO ඇන්ටෙනාවේ පිටුපස තනි metasurface එකක් භාවිතා කරන විට, ලාභය 1.4 dBi කින් වැඩි වේ. පාර මතුපිට දෙගුණ කළ විට, රූප සටහන 19a හි පෙන්වා ඇති පරිදි ලාභය 2.1 dBi කින් වැඩි වේ. කෙසේ වෙතත්, තඹ පසුතලයක් සමඟ metasurface භාවිතා කරන විට අපේක්ෂිත උපරිම ලාභය 8.3 dBi ලබා ගත හැක. කැපී පෙනෙන ලෙස, තනි-ස්ථර සහ ද්වි-ස්ථර metasurfaces සඳහා ලබා ගත් උපරිම ලාභය පිළිවෙළින් 6.8 dBi සහ 7.5 dBi වන අතර, පහළ ස්ථරයේ metasurface සඳහා ලබා ගත් උපරිම ලාභය 8.3 dBi වේ. ඇන්ටෙනාවේ පිටුපස පැත්තේ ඇති මෙටාසර්ෆේස් ස්තරය පරාවර්තකයක් ලෙස ක්‍රියා කරයි, ඇන්ටෙනාවේ පිටුපස පැත්තෙන් විකිරණ පරාවර්තනය කරයි සහ සැලසුම් කළ MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි ඉදිරිපස සිට පසුපස (F/B) අනුපාතය වැඩි දියුණු කරයි. මීට අමතරව, අධි-ප්‍රතිබාධනය MS පරාවර්තකය විද්‍යුත් චුම්භක තරංග ඉන්-ෆේස් හසුරුවන අතර එමඟින් අතිරේක අනුනාදයක් නිර්මාණය කර යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි විකිරණ ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කරයි. MIMO ඇන්ටෙනාව පිටුපස ස්ථාපනය කර ඇති MS පරාවර්තකය, පර්යේෂණාත්මක ප්රතිඵල මගින් තහවුරු කරන ලද අත්පත් කර ගැනීම සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කළ හැකිය. සංවර්ධිත මූලාකෘති MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි නිරීක්ෂණය කරන ලද සහ අනුකරණය කරන ලද ජයග්‍රහණ බොහෝ දුරට සමාන වේ, කෙසේ වෙතත්, සමහර සංඛ්‍යාතවල මනින ලද ලාභය අනුකරණය කරන ලද ලාභයට වඩා වැඩිය, විශේෂයෙන් MS නොමැතිව MIMO සඳහා; පර්යේෂණාත්මක ලාභයේ මෙම විචලනයන් නයිලෝන් පෑඩ් වල මිනුම් ඉවසීම, කේබල් පාඩු සහ ඇන්ටෙනා පද්ධතියේ සම්බන්ධ කිරීම නිසා වේ. පාර මතුපිට නොමැතිව MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි උපරිම මනින ලද ලාභය 5.8 dBi වන අතර තඹ පසුතලයක් සහිත metasurface 8.5 dBi වේ. MS පරාවර්තකය සමඟ යෝජිත සම්පූර්ණ 4-port MIMO ඇන්ටෙනා පද්ධතිය පර්යේෂණාත්මක සහ සංඛ්යාත්මක තත්වයන් යටතේ ඉහළ ලාභයක් පෙන්නුම් කරන බව සඳහන් කිරීම වටී.
(a) සාක්ෂාත් කර ගත් ලාභය සහ (b) යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනාවේ මෙටාසර්ෆේස් ආචරණයේ සමස්ත ක්‍රියාකාරිත්වයේ අනුකරණය සහ පර්යේෂණාත්මක ප්රතිඵල.
රූප සටහන 19b මගින් යෝජිත MIMO පද්ධතියේ metasurface පරාවර්තක නොමැතිව සහ සමඟ සමස්ත කාර්ය සාධනය පෙන්වයි. රූප සටහන 19b හි, backplane සමඟ MS භාවිතා කරන අඩුම කාර්යක්ෂමතාවය 73% (84% දක්වා අඩු) විය. MC නොමැතිව සහ MC සමඟ සංවර්ධිත MIMO ඇන්ටනාවල සමස්ත කාර්යක්ෂමතාවය අනුකරණය කරන ලද අගයන් හා සසඳන විට සුළු වෙනස්කම් සමඟ බොහෝ දුරට සමාන වේ. මෙයට හේතු වන්නේ මිනුම් ඉවසීම සහ ඇන්ටෙනාව සහ MS පරාවර්තකය අතර ස්පේසර් භාවිතයයි. යෝජිත MIMO මූලාකෘතියේ ක්‍රියාකාරීත්වය අපේක්ෂා කළ පරිදිම වන අතර නිර්දේශිත MS-පාදක MIMO ඇන්ටනාව 5G සන්නිවේදනය සඳහා සුදුසු බව පෙන්නුම් කරමින්, සම්පූර්ණ සංඛ්‍යාතය පුරා මනිනු ලබන ලද ලාභය සහ සමස්ත කාර්යක්ෂමතාව සමාකරණ ප්රතිඵලවලට බොහෝ දුරට සමාන වේ. පර්යේෂණාත්මක අධ්‍යයනයන්හි දෝෂ හේතුවෙන්, රසායනාගාර පරීක්ෂණවල සමස්ත ප්රතිඵල සහ සමාකරණවල ප්රතිඵල අතර වෙනස්කම් පවතී. යෝජිත මූලාකෘතියේ ක්‍රියාකාරීත්වයට ඇන්ටනාව සහ SMA සම්බන්ධකය අතර සම්බාධනය නොගැලපීම, කොක්සියල් කේබල් ස්ප්ලයිස් පාඩු, පෑස්සුම් බලපෑම් සහ විවිධ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග පර්යේෂණාත්මක සැකසුමට සමීප වීම බලපායි.
රූප සටහන 20 බ්ලොක් රූප සටහනක් ආකාරයෙන් එම ඇන්ටෙනාවෙහි සැලසුම් සහ ප්‍රශස්තිකරණ ප්‍රගතිය විස්තර කරයි. මෙම බ්ලොක් රූප සටහන මඟින් යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනා සැලසුම් මූලධර්ම පිළිබඳ පියවරෙන් පියවර විස්තරයක් මෙන්ම පුළුල් මෙහෙයුම් සංඛ්යාතයක් තුළ අවශ්ය ඉහළ ලාභය සහ ඉහළ හුදකලා වීම සඳහා ඇන්ටනාව ප්‍රශස්ත කිරීමෙහිලා ප්රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරන පරාමිතීන් සපයයි.
UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory හි SATIMO Near-Field Experimental Environment හි ක්ෂේත්‍රයට ආසන්න MIMO ඇන්ටෙනා මිනුම් මනිනු ලැබීය. 5.5 GHz ක්රියාකාරී සංඛ්‍යාතයකින් MS සමඟ සහ රහිතව හිමිකම් කියන MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි අනුකරණය කරන ලද සහ නිරීක්ෂණය කරන ලද E-ප්ලේන් සහ H-ප්ලේන් විකිරණ රටා රූප 21a,b මගින් නිරූපණය කෙරේ. 5.5 GHz ක්රියාකාරී සංඛ්යාත පරාසය තුළ, සංවර්ධිත MS නොවන MIMO ඇන්ටනාව පැති පෙති අගයන් සහිත ස්ථාවර ද්විපාර්ශ්වික විකිරණ රටාවක් සපයයි. MS පරාවර්තකය යෙදීමෙන් පසු, ඇන්ටනාව ඒක දිශානුගත විකිරණ රටාවක් සපයන අතර, රූප 21a, b හි පෙන්වා ඇති පරිදි පසුපස කොටස්වල මට්ටම අඩු කරයි. තඹ පසුතලයක් සහිත metasurface භාවිතා කිරීමෙන්, යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනා රටාව MS නොමැතිව වඩා ස්ථායී සහ ඒකපාර්ශ්වික වන අතර, ඉතා පහත් පසුපස සහ පැති පෙති සහිත බව සඳහන් කිරීම වටී. යෝජිත MM අරාව පරාවර්තකය ඇන්ටෙනාවේ පිටුපස සහ පැති පෙති අඩු කරන අතර ධාරාව ඒක දිශානුගත දිශාවකට යොමු කිරීමෙන් විකිරණ ලක්ෂණ වැඩි දියුණු කරයි (රූපය 21a, b), එමඟින් ලාභය සහ මෙහෙයවීම වැඩි කරයි. මනින ලද විකිරණ රටාව 1 වරාය සඳහා ඉතිරිව ඇති වරායන්ට සම්බන්ධ කර ඇති 50 ohm බරක් ලබා ගන්නා ලදී. සංරචක නොගැලපීම, පර්යන්ත වරායන්ගෙන් පරාවර්තනයන් සහ කේබල් සම්බන්ධතා වල පාඩු හේතුවෙන් සමහර අපගමනයන් පැවතියද, පර්යේෂණාත්මක විකිරණ රටාව CST මගින් අනුකරණය කරන ලද ආකාරයට බොහෝ දුරට සමාන බව නිරීක්ෂණය විය. මීට අමතරව, ඇන්ටෙනාව සහ MS පරාවර්තකය අතර නයිලෝන් ස්පේසරයක් ඇතුළු කරන ලදී, එය පුරෝකථනය කළ ප්රතිඵලවලට සාපේක්ෂව නිරීක්ෂණය කළ ප්රතිඵලවලට බලපාන තවත් ගැටලුවකි.
5.5 GHz සංඛ්‍යාතයකින් සංවර්ධිත MIMO ඇන්ටෙනාවේ (MS නොමැතිව සහ MS සමඟ) විකිරණ රටාව අනුකරණය කර පරීක්ෂා කරන ලදී.
MIMO පද්ධතිවල ක්‍රියාකාරීත්වය ඇගයීමේදී වරාය හුදකලා කිරීම සහ ඒ ආශ්‍රිත ලක්ෂණ අත්‍යවශ්‍ය බව සැලකිල්ලට ගැනීම වැදගත්ය. ලියුම් කවර සහසම්බන්ධතා සංගුණකය (ECC) සහ විවිධත්ව ලාභය (DG) ඇතුළුව යෝජිත MIMO පද්ධතියේ විවිධත්ව කාර්ය සාධනය සැලසුම් කරන ලද MIMO ඇන්ටෙනා පද්ධතියේ ශක්තිමත් බව නිදර්ශනය කිරීම සඳහා පරීක්ෂා කරනු ලැබේ. MIMO ඇන්ටෙනාවක ECC සහ DG MIMO පද්ධතියක ක්‍රියාකාරීත්වයේ වැදගත් අංගයන් වන බැවින් එහි ක්‍රියාකාරීත්වය ඇගයීමට භාවිතා කළ හැක. පහත කොටස් යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනාවෙහි මෙම විශේෂාංග විස්තර කරනු ඇත.
ලියුම් කවර සහසම්බන්ධතා සංගුණකය (ECC). ඕනෑම MIMO පද්ධතියක් සලකා බැලීමේදී, ECC විසින් ඒවායේ නිශ්චිත ගුණාංග සම්බන්ධයෙන් සංඝටක මූලද්‍රව්‍ය එකිනෙක සම්බන්ධ වන මට්ටම තීරණය කරයි. මේ අනුව, ECC රැහැන් රහිත සන්නිවේදන ජාලයක නාලිකා හුදකලා වීමේ මට්ටම පෙන්නුම් කරයි. සංවර්ධිත MIMO පද්ධතියේ ECC (ලියුම් කවරයේ සහසම්බන්ධතා සංගුණකය) S-පරාමිතීන් සහ දුර-ක්ෂේත්‍ර විමෝචනය මත පදනම්ව තීරණය කළ හැකිය. Eq වෙතින්. (7) සහ (8) යෝජිත MIMO ඇන්ටෙනා 31 හි ECC තීරණය කළ හැක.
පරාවර්තන සංගුණකය Sii මගින් නිරූපණය වන අතර Sij සම්ප්‍රේෂණ සංගුණකය නියෝජනය කරයි. j-th සහ i-th ඇන්ටෙනා වල ත්‍රිමාන විකිරණ රටා \(\vec{R}_{j} \left( {\theta ,\varphi } \right)\) සහ \( ප්‍රකාශන මගින් ලබා දී ඇත. \vec {{R_{ i } }} ඝන කෝණය \වමේ ( {\theta ,\varphi } \right)\) සහ \({\Omega }\) මගින් නිරූපණය කෙරේ. යෝජිත ඇන්ටෙනාවෙහි ECC වක්‍රය රූප සටහන 22a හි පෙන්වා ඇති අතර එහි අගය 0.004 ට වඩා අඩු වන අතර එය රැහැන් රහිත පද්ධතියක් සඳහා පිළිගත හැකි අගය 0.5 ට වඩා බෙහෙවින් අඩු ය. එබැවින්, අඩු කරන ලද ECC අගය යන්නෙන් අදහස් වන්නේ යෝජිත 4-port MIMO පද්ධතිය උසස් විවිධත්වයක් සපයන බවයි.
විවිධත්ව ලාභය (DG) DG යනු විවිධත්ව යෝජනා ක්‍රමය විකිරණ බලයට බලපාන ආකාරය විස්තර කරන තවත් MIMO පද්ධති කාර්ය සාධන මෙට්‍රික් වේ. සම්බන්ධතාවය (9) 31 හි විස්තර කර ඇති පරිදි සංවර්ධනය වෙමින් පවතින MIMO ඇන්ටෙනා පද්ධතියේ DG තීරණය කරයි.
රූප සටහන 22b මඟින් යෝජිත MIMO පද්ධතියේ DG රූප සටහන පෙන්වයි, DG අගය 10 dB ට ඉතා ආසන්න වේ. සැලසුම් කරන ලද MIMO පද්ධතියේ සියලුම ඇන්ටනා වල DG අගයන් 9.98 dB ඉක්මවයි.
වගුව 1 යෝජිත metasurface MIMO ඇන්ටනාව මෑතකදී දියුණු කරන ලද සමාන MIMO පද්ධති සමඟ සංසන්දනය කරයි. සැසඳීම කලාප පළල, ලාභය, උපරිම හුදකලාව, සමස්ත කාර්යක්ෂමතාව සහ විවිධත්ව කාර්ය සාධනය ඇතුළු විවිධ කාර්ය සාධන පරාමිතීන් සැලකිල්ලට ගනී. පර්යේෂකයන් විසින් 5, 44, 45, 46, 47 හි ලාභ සහ හුදකලා වැඩිදියුණු කිරීමේ ශිල්පීය ක්‍රම සහිත විවිධ MIMO ඇන්ටෙනා මූලාකෘති ඉදිරිපත් කර ඇත. කලින් ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද කෘති හා සසඳන විට, පාර මතුපිට පරාවර්තක සහිත යෝජිත MIMO පද්ධතිය කලාප පළල, ලාභය සහ හුදකලා වීම අනුව ඒවා අභිබවා යයි. මීට අමතරව, වාර්තා කර ඇති සමාන ඇන්ටනා හා සසඳන විට, සංවර්ධිත MIMO පද්ධතිය කුඩා ප්‍රමාණයකින් උසස් විවිධත්ව කාර්ය සාධනය සහ සමස්ත කාර්යක්ෂමතාව ප්‍රදර්ශනය කරයි. 5.46 වගන්තියේ විස්තර කර ඇති ඇන්ටනා අපගේ යෝජිත ඇන්ටනා වලට වඩා වැඩි හුදකලාවක් ඇතත්, මෙම ඇන්ටනා විශාල ප්රමාණය, අඩු ලාභය, පටු කලාප පළල සහ දුර්වල MIMO ක්‍රියාකාරිත්වයෙන් පීඩා විඳිති. 45 හි යෝජනා කර ඇති 4-port MIMO ඇන්ටනාව ඉහළ ලාභයක් සහ කාර්යක්ෂමතාවයක් පෙන්නුම් කරයි, නමුත් එහි සැලසුම අඩු හුදකලා, විශාල ප්රමාණය සහ දුර්වල විවිධත්ව ක්‍රියාකාරිත්වය ඇත. අනෙක් අතට, 47 හි යෝජනා කර ඇති කුඩා ප්රමාණයේ ඇන්ටෙනා පද්ධතියට ඉතා අඩු ලාභයක් සහ මෙහෙයුම් කලාප පළලක් ඇති අතර, අපගේ යෝජිත MS පදනම් වූ 4-port MIMO පද්ධතිය කුඩා ප්රමාණය, ඉහළ ලාභය, ඉහළ හුදකලා වීම සහ වඩා හොඳ ක්‍රියාකාරීත්වය MIMO ප්‍රදර්ශනය කරයි. මේ අනුව, යෝජිත metasurface MIMO ඇන්ටනාව උප-6 GHz 5G සන්නිවේදන පද්ධති සඳහා ප්රධාන තරඟකරුවෙකු බවට පත්විය හැකිය.
6 GHz ට අඩු 5G යෙදුම් සඳහා සහය දැක්වීමට ඉහළ ප්‍රතිලාභයක් සහ හුදකලාවක් සහිත හතර-පෝට් මෙටාසර්ෆේස් පරාවර්තක මත පදනම් වූ පුළුල් කලාප MIMO ඇන්ටෙනාවක් යෝජනා කෙරේ. මයික්‍රොස්ට්‍රිප් රේඛාව චතුරස්රාකාර විකිරණ අංශයක් පෝෂණය කරයි, එය විකර්ණ කොන් වල චතුරස්‍රයකින් කපා ඇත. අධිවේගී 5G සන්නිවේදන පද්ධතිවල විශිෂ්ට කාර්ය සාධනයක් ලබා ගැනීම සඳහා යෝජිත MS සහ ඇන්ටෙනා විමෝචකය Rogers RT5880 ට සමාන උපස්ථර ද්‍රව්‍ය මත ක්‍රියාත්මක වේ. MIMO ඇන්ටනාව පුළුල් පරාසයක සහ ඉහළ ලාභයක් ලබා දෙන අතර, MIMO සංරචක අතර ශබ්ද හුදකලා වීම සහ විශිෂ්ට කාර්යක්ෂමතාව සපයයි. සංවර්ධිත තනි ඇන්ටෙනාවෙහි කුඩා මානයන් 0.58?0.58?0.02? 5×5 metasurface array එකක් සමඟින්, පුළුල් 4.56 GHz මෙහෙයුම් කලාප පළලක්, 8 dBi උපරිම ලාභයක් සහ උසස් මනින ලද කාර්යක්ෂමතාවයක් සපයයි. යෝජිත හතර-වරාය MIMO ඇන්ටනාව (2 × 2 අරාව) නිර්මාණය කර ඇත්තේ එක් එක් යෝජිත තනි ඇන්ටනාව 1.05λ × 1.05λ × 0.02λ මානයන් සහිත වෙනත් ඇන්ටනාවක් සමඟ විකලාංග ලෙස පෙළගස්වමිනි. 12mm ඉහළ MIMO ඇන්ටෙනාවක් යටතේ 10×10 MM අරාවක් එකලස් කිරීම නිර්දේශ කරනු ලැබේ, එමඟින් පසුපස විකිරණ අඩු කළ හැකි අතර MIMO සංරචක අතර අන්‍යෝන්‍ය සම්බන්ධ කිරීම අඩු කළ හැකි අතර එමඟින් ලාභය සහ හුදකලා වීම වැඩි දියුණු වේ. පර්යේෂණාත්මක සහ සමාකරණ ප්රතිඵල පෙන්නුම් කරන්නේ සංවර්ධිත MIMO මූලාකෘතියට 6 GHz ට අඩු 5G වර්ණාවලිය ආවරණය කරමින් 3.08–7.75 GHz පුළුල් සංඛ්යාත පරාසයක ක්‍රියා කළ හැකි බවයි. මීට අමතරව, යෝජිත MS-පාදක MIMO ඇන්ටෙනාව එහි ලාභය 2.9 dBi කින් වැඩි දියුණු කරයි, උපරිම ලාභය 8.3 dBi ලබා ගනී, සහ MS හි දායකත්වය වලංගු කරමින් MIMO සංරචක අතර විශිෂ්ට හුදකලාවක් (>15.5 dB) සපයයි. මීට අමතරව, යෝජිත MIMO ඇන්ටනාව 82% ක ඉහළ සාමාන්‍ය සමස්ත කාර්යක්ෂමතාවයක් සහ 22 mm අඩු අන්තර් මූලද්‍රව්‍ය දුරක් ඇත. ඇන්ටනාව ඉතා ඉහළ DG (9.98 dB ට වැඩි), ඉතා අඩු ECC (0.004 ට අඩු) සහ ඒක දිශානුගත විකිරණ රටාව ඇතුළුව විශිෂ්ට MIMO විවිධත්ව කාර්ය සාධනය ප්‍රදර්ශනය කරයි. මිනුම් ප්රතිඵල සමාකරණ ප්රතිඵලවලට බෙහෙවින් සමාන ය. සංවර්ධිත හතර-වරාය MIMO ඇන්ටෙනා පද්ධතිය උප-6 GHz සංඛ්යාත පරාසයේ 5G සන්නිවේදන පද්ධති සඳහා ශක්‍ය තේරීමක් විය හැකි බව මෙම ලක්ෂණ සනාථ කරයි.
Cowin හට 400-6000MHz පුළුල් පරාසයක PCB ඇන්ටනාව සැපයිය හැකි අතර, ඔබගේ අවශ්‍යතාවයට අනුව නව ඇන්ටනා නිර්මාණය කිරීමට සහය ලබා ගත හැක, ඔබට කිසියම් ඉල්ලීමක් ඇත්නම් පැකිලීමකින් තොරව අප හා සම්බන්ධ වන්න.
පසු කාලය: ඔක්තෝබර්-10-2024