Die gebruik van meta-oppervlaktes om wins en isolasie van wyeband PCB-antennas vir 5G sub-6 GHz kommunikasiestelsels te verbeter

Hierdie werk stel 'n kompakte geïntegreerde multi-insette meervoudige uitset (MIMO) metaoppervlak (MS) wyeband antenna voor vir sub-6 GHz vyfde generasie (5G) draadlose kommunikasiestelsels. Die ooglopende nuwigheid van die voorgestelde MIMO-stelsel is sy wye bedryfsbandwydte, hoë wins, klein interkomponent-vryhoogtes en uitstekende isolasie binne die MIMO-komponente. Die antenna se uitstralende kol is skuins afgekap, gedeeltelik geaard, en metaoppervlaktes word gebruik om die antenna se werkverrigting te verbeter. Die voorgestelde prototipe geïntegreerde enkel MS-antenna het miniatuurafmetings van 0.58λ × 0.58λ × 0.02λ. Simulasie- en metingsresultate demonstreer wyebandwerkverrigting van 3,11 GHz tot 7,67 GHz, insluitend die hoogste wins wat behaal is van 8 dBi. Die vier-element MIMO-stelsel is so ontwerp dat elke antenna ortogonaal op mekaar is, terwyl 'n kompakte grootte en wyebandwerkverrigting van 3,2 tot 7,6 GHz behou word. Die voorgestelde MIMO-prototipe is ontwerp en vervaardig op Rogers RT5880-substraat met lae verlies en geminiaturiseerde afmetings van 1.05? 1.05? 0.02?, en die werkverrigting daarvan word geëvalueer deur gebruik te maak van die voorgestelde vierkantige geslote ring resonator skikking met 'n 10 x 10 gesplete ring. Die basiese materiaal is dieselfde. Die voorgestelde agtervlak-meta-oppervlak verminder antenna-terugstraling aansienlik en manipuleer elektromagnetiese velde, waardeur die bandwydte, wins en isolasie van MIMO-komponente verbeter word. In vergelyking met bestaande MIMO-antennas, behaal die voorgestelde 4-poort MIMO-antenna 'n hoë wins van 8.3 dBi met 'n gemiddelde algehele doeltreffendheid van tot 82% in die 5G sub-6 GHz-band en stem goed ooreen met die gemete resultate. Boonop vertoon die ontwikkelde MIMO-antenna uitstekende werkverrigting in terme van koevertkorrelasiekoëffisiënt (ECC) van minder as 0.004, diversiteitswins (DG) van ongeveer 10 dB (>9.98 dB) en hoë isolasie tussen MIMO-komponente (>15.5 dB). eienskappe. Die voorgestelde MS-gebaseerde MIMO-antenna bevestig dus die toepaslikheid daarvan vir sub-6 GHz 5G-kommunikasienetwerke.
5G-tegnologie is 'n ongelooflike vooruitgang in draadlose kommunikasie wat vinniger en veiliger netwerke vir miljarde gekoppelde toestelle moontlik sal maak, gebruikerservarings met "nul" latency (latency van minder as 1 millisekonde) sal bied en nuwe tegnologieë, insluitend elektronika, sal bekendstel. Mediese sorg, intellektuele opvoeding. , slim stede, slim huise, virtuele realiteit (VR), slim fabrieke en die internet van voertuie (IoV) verander ons lewens, samelewing en nywerhede1,2,3. Die Amerikaanse Federale Kommunikasiekommissie (FCC) verdeel die 5G-spektrum in vier frekwensiebande4. Die frekwensieband onder 6 GHz is van belang vir navorsers omdat dit langafstandkommunikasie met hoë datatempo's moontlik maak5,6. Die sub-6 GHz 5G-spektrumtoewysing vir globale 5G-kommunikasie word in Figuur 1 getoon, wat aandui dat alle lande sub-6 GHz-spektrum vir 5G-kommunikasie oorweeg7,8. Antennas is 'n belangrike deel van 5G-netwerke en sal meer basisstasie- en gebruikerterminaalantennas benodig.
Mikrostrookvlekantennas het die voordele van dunheid en plat struktuur, maar is beperk in bandwydte en wins9,10, so baie navorsing is gedoen om die wins en bandwydte van die antenna te verhoog; In onlangse jare is metasurfaces (MS) wyd gebruik in antenna-tegnologieë, veral om wins en deurset te verbeter11,12, hierdie antennas is egter beperk tot 'n enkele poort; MIMO-tegnologie is 'n belangrike aspek van draadlose kommunikasie omdat dit veelvuldige antennas gelyktydig kan gebruik om data uit te stuur, en sodoende datatempo's, spektrale doeltreffendheid, kanaalkapasiteit en betroubaarheid verbeter13,14,15. MIMO-antennas is potensiële kandidate vir 5G-toepassings omdat hulle data oor veelvuldige kanale kan stuur en ontvang sonder om bykomende krag te benodig16,17. Die wedersydse koppelingseffek tussen MIMO-komponente hang af van die ligging van die MIMO-elemente en die wins van die MIMO-antenna, wat 'n groot uitdaging vir navorsers is. Figure 18, 19 en 20 toon verskeie MIMO-antennas wat in die 5G sub-6 GHz-band werk, wat almal goeie MIMO-isolasie en werkverrigting toon. Die wins en bedryfsbandwydte van hierdie voorgestelde stelsels is egter laag.
Metamateriale (MM's) is nuwe materiale wat nie in die natuur bestaan ​​nie en elektromagnetiese golwe kan manipuleer en sodoende die werkverrigting van antennas21,22,23,24 verbeter. MM word nou wyd gebruik in antennategnologie om die stralingspatroon, bandwydte, versterking en isolasie tussen antenna-elemente en draadlose kommunikasiestelsels te verbeter, soos bespreek in 25, 26, 27, 28. In 2029, 'n vier-element MIMO-stelsel gebaseer op meta-oppervlak, waarin die antenna-gedeelte tussen die meta-oppervlak en die grond ingeklem is sonder 'n luggaping, wat MIMO-werkverrigting verbeter. Hierdie ontwerp het egter 'n groter grootte, laer bedryfsfrekwensie en komplekse struktuur. 'n Elektromagnetiese bandgaping (EBG) en grondlus is ingesluit in die voorgestelde 2-poort wyeband MIMO antenna om die isolasie van MIMO30 komponente te verbeter. Die ontwerpte antenna het goeie MIMO-diversiteitprestasie en uitstekende isolasie tussen twee MIMO-antennas, maar met slegs twee MIMO-komponente sal die wins laag wees. Daarbenewens het in31 ook 'n ultrawyeband (UWB) dubbelpoort MIMO-antenna voorgestel en die MIMO-werkverrigting daarvan ondersoek deur metamateriale te gebruik. Alhoewel hierdie antenna in staat is tot UWB-werking, is sy wins laag en die isolasie tussen die twee antennas is swak. Die werk in32 stel 'n 2-poort MIMO-stelsel voor wat elektromagnetiese bandgap (EBG) weerkaatsers gebruik om die wins te verhoog. Alhoewel die ontwikkelde antenna-skikking 'n hoë aanwins en goeie MIMO-diversiteitprestasie het, maak sy groot grootte dit moeilik om in die volgende generasie kommunikasietoestelle toe te pas. Nog 'n reflektor-gebaseerde breëbandantenna is in 33 ontwikkel, waar die reflektor onder die antenna geïntegreer is met 'n groter 22 mm gaping, wat 'n laer piekwins van 4.87 dB toon. Paper 34 ontwerp 'n vierpoort MIMO-antenna vir mmWave-toepassings, wat geïntegreer is met die MS-laag om die isolasie en wins van die MIMO-stelsel te verbeter. Hierdie antenna bied egter goeie wins en isolasie, maar het beperkte bandwydte en swak meganiese eienskappe as gevolg van die groot luggaping. Net so, in 2015, is 'n drie-paar, 4-poort strikdas-vormige metaoppervlak-geïntegreerde MIMO-antenna ontwikkel vir mmWave-kommunikasie met 'n maksimum wins van 7.4 dBi. B36 MS word op die agterkant van 'n 5G-antenna gebruik om die antenna-aanwins te verhoog, waar die meta-oppervlak as 'n weerkaatser optree. Die MS-struktuur is egter asimmetries en minder aandag is aan die eenheidselstruktuur gegee.
Volgens die bogenoemde ontledingsresultate het nie een van die bogenoemde antennas hoë wins, uitstekende isolasie, MIMO-werkverrigting en wyebanddekking nie. Daarom is daar steeds 'n behoefte aan 'n meta-oppervlak MIMO-antenna wat 'n wye reeks 5G-spektrumfrekwensies onder 6 GHz kan dek met hoë wins en isolasie. Met inagneming van die beperkings van die bogenoemde literatuur, word 'n wyeband vier-element MIMO-antennastelsel met 'n hoë wins en uitstekende diversiteitsprestasie voorgestel vir sub-6 GHz draadlose kommunikasiestelsels. Daarbenewens vertoon die voorgestelde MIMO-antenna uitstekende isolasie tussen MIMO-komponente, klein elementgapings en hoë stralingsdoeltreffendheid. Die antenna-pleister word skuins afgekap en bo-op die meta-oppervlak geplaas met 'n 12 mm luggaping, wat terugstraling van die antenna weerkaats en antennawins en rigting verbeter. Daarbenewens word die voorgestelde enkel antenna gebruik om 'n vier-element MIMO antenna met voortreflike MIMO werkverrigting te skep deur elke antenna ortogonaal op mekaar te plaas. Die ontwikkelde MIMO-antenna is toe geïntegreer bo-op 'n 10 × 10 MS-skikking met 'n koper-agtervlak om emissieprestasie te verbeter. Die ontwerp beskik oor 'n wye bedryfsreeks (3,08-7,75 GHz), 'n hoë wins van 8,3 dBi en 'n hoë gemiddelde algehele doeltreffendheid van 82%, sowel as uitstekende isolasie van meer as -15,5 dB tussen MIMO-antennakomponente. Die ontwikkelde MS-gebaseerde MIMO-antenna is gesimuleer met behulp van 3D elektromagnetiese sagtewarepakket CST Studio 2019 en bekragtig deur eksperimentele studies.
Hierdie afdeling bied 'n gedetailleerde inleiding tot die voorgestelde argitektuur en enkel antenna ontwerp metodologie. Daarbenewens word die gesimuleerde en waargenome resultate in detail bespreek, insluitend verstrooiingsparameters, wins en algehele doeltreffendheid met en sonder meta-oppervlaktes. Die prototipe antenna is ontwikkel op 'n Rogers 5880 laeverlies diëlektriese substraat met 'n dikte van 1.575 mm met 'n diëlektriese konstante van 2.2. Om die ontwerp te ontwikkel en te simuleer, is die elektromagnetiese simulatorpakket CST studio 2019 gebruik.
Figuur 2 toon die voorgestelde argitektuur en ontwerpmodel van 'n enkel-element antenna. Volgens goed-gevestigde wiskundige vergelykings37 bestaan ​​die antenna uit 'n lineêr gevoede vierkantige uitstralende kol en 'n kopergrondvlak (soos beskryf in stap 1) en resoneer met 'n baie smal bandwydte by 10.8 GHz, soos in Figuur 3b getoon. Die aanvanklike grootte van die antenna verkoeler word bepaal deur die volgende wiskundige verwantskap37:
Waar \(P_{L}\) en \(P_{w}\) die lengte en breedte van die pleister is, verteenwoordig c die spoed van lig, \(\gamma_{r}\) is die diëlektriese konstante van die substraat . , \(\gamma_{ref }\) verteenwoordig die effektiewe diëlektriese waarde van die stralingsvlek, \(\Delta L\) verteenwoordig die verandering in kollengte. Die antenna-agtervlak is in die tweede fase geoptimaliseer, wat die impedansiebandwydte verhoog het ten spyte van die baie lae impedansiebandwydte van 10 dB. In die derde stadium word die toevoerposisie na regs geskuif, wat die impedansiebandwydte en impedansiepassing van die voorgestelde antenna38 verbeter. Op hierdie stadium toon die antenna 'n uitstekende bedryfsbandwydte van 4 GHz en dek ook die spektrum onder 6 GHz in 5G. Die vierde en laaste fase behels die ets van vierkantige groewe in teenoorgestelde hoeke van die stralingsvlek. Hierdie gleuf brei die 4,56 GHz-bandwydte aansienlik uit om sub-6 GHz 5G-spektrum van 3,11 GHz tot 7,67 GHz te dek, soos in Figuur 3b getoon. Voor- en onderperspektiefaansigte van die voorgestelde ontwerp word in Figuur 3a getoon, en die finale geoptimaliseerde vereiste ontwerpparameters is soos volg: 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.
(a) Bo- en agteraansigte van die ontwerpte enkelantenna (CST STUDIO SUITE 2019). (b) S-parameterkromme.
Metasoppervlak is 'n term wat verwys na 'n periodieke reeks eenheidselle wat op 'n sekere afstand van mekaar geleë is. Meta-oppervlaktes is 'n effektiewe manier om antenna-stralingsprestasie te verbeter, insluitend bandwydte, versterking en isolasie tussen MIMO-komponente. As gevolg van die invloed van oppervlakgolfvoortplanting genereer metaoppervlaktes bykomende resonansies wat bydra tot verbeterde antenna-werkverrigting39. Hierdie werk stel 'n epsilon-negatiewe metamateriaal (MM)-eenheid voor wat in die 5G-band onder 6 GHz werk. Die MM met 'n oppervlakte van 8mm × 8mm is ontwikkel op 'n lae verlies Rogers 5880 substraat met 'n diëlektriese konstante van 2.2 en 'n dikte van 1.575mm. Die geoptimaliseerde MM-resonatorpleister bestaan ​​uit 'n binneste sirkelvormige gesplete ring wat aan twee gemodifiseerde buitenste gesplete ringe gekoppel is, soos in Figuur 4a getoon. Figuur 4a som die finale geoptimaliseerde parameters van die voorgestelde MM-opstelling op. Vervolgens is 40 × 40 mm en 80 × 80 mm meta-oppervlaklae ontwikkel sonder 'n koper-agtervlak en met 'n koper-agtervlak wat onderskeidelik 5 × 5 en 10 × 10-selskikkings gebruik. Die voorgestelde MM-struktuur is gemodelleer met behulp van 3D elektromagnetiese modelleringsagteware "CST studio suite 2019". 'n Gefabriseerde prototipe van die voorgestelde MM-skikkingstruktuur en -meting-opstelling (dubbelpoort-netwerkontleder PNA en golfleierpoort) word in Figuur 4b getoon om die CST-simulasieresultate te bekragtig deur die werklike reaksie te analiseer. Die metingsopstelling het 'n Agilent PNA-reeks-netwerkontleder in kombinasie met twee golfleier-koaksiale adapters (A-INFOMW, onderdeelnommer: 187WCAS) gebruik om seine te stuur en te ontvang. ’n Prototipe 5×5-skikking is geplaas tussen twee golfleier-koaksiale adapters wat met ’n koaksiale kabel aan ’n tweepoort-netwerkontleder (Agilent PNA N5227A) gekoppel is. Die Agilent N4694-60001-kalibrasiestel word gebruik om die netwerkontleder in 'n loodsaanleg te kalibreer. Die gesimuleerde en CST waargenome verstrooiingsparameters van die voorgestelde prototipe MM-skikking word in Figuur 5a getoon. Daar kan gesien word dat die voorgestelde MM-struktuur in die 5G-frekwensiereeks onder 6 GHz resoneer. Ten spyte van die klein verskil in bandwydte van 10 dB, is die gesimuleerde en eksperimentele resultate baie soortgelyk. Die resonansiefrekwensie, bandwydte en amplitude van die waargenome resonansie verskil effens van die gesimuleerdes, soos getoon in Figuur 5a. Hierdie verskille tussen waargenome en gesimuleerde resultate is te wyte aan vervaardigingsonvolmaakthede, klein spelings tussen die prototipe en die golfleierpoorte, koppelingseffekte tussen die golfleierpoorte en skikkingskomponente, en metingstoleransies. Daarbenewens kan behoorlike plasing van die ontwikkelde prototipe tussen die golfleierpoorte in die eksperimentele opstelling 'n resonansieverskuiwing tot gevolg hê. Boonop is ongewenste geraas tydens die kalibrasiefase waargeneem, wat gelei het tot verskille tussen die numeriese en gemete resultate. Afgesien van hierdie probleme, presteer die voorgestelde MM-skikking prototipe egter goed vanweë die sterk korrelasie tussen simulasie en eksperiment, wat dit goed geskik maak vir sub-6 GHz 5G draadlose kommunikasietoepassings.
(a) Eenheidselmeetkunde (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) Foto van die MM-meetopstelling.
(a) Simulasie en verifikasie van die verstrooiingsparameterkrommes van die metamateriaal-prototipe. (b) Diëlektriese konstante-kromme van 'n MM-eenheidsel.
Relevante effektiewe parameters soos effektiewe diëlektriese konstante, magnetiese deurlaatbaarheid en brekingsindeks is bestudeer deur gebruik te maak van ingeboude naverwerkingstegnieke van die CST elektromagnetiese simulator om die gedrag van die MM-eenheidsel verder te ontleed. Die effektiewe MM-parameters word verkry uit die verstrooiingsparameters met behulp van 'n robuuste rekonstruksiemetode. Die volgende transmissie- en refleksiekoëffisiëntvergelykings: (3) en (4) kan gebruik word om die brekingsindeks en impedansie te bepaal (sien 40).
Die reële en denkbeeldige dele van die operateur word onderskeidelik deur (.)' en (.)” voorgestel, en die heelgetalwaarde m stem ooreen met die reële brekingsindeks. Diëlektriese konstante en deurlaatbaarheid word bepaal deur die formules \(\varepsilon { } = { }n/z,\) en \(\mu = nz\), wat onderskeidelik op impedansie en brekingsindeks gebaseer is. Die effektiewe diëlektriese konstante kurwe van die MM-struktuur word in Figuur 5b getoon. By die resonansiefrekwensie is die effektiewe diëlektriese konstante negatief. Figure 6a,b toon die onttrekwaardes van effektiewe deurlaatbaarheid (μ) en effektiewe brekingsindeks (n) van die voorgestelde eenheidsel. Veral, die onttrekde deurlaatbaarheid toon positiewe werklike waardes naby aan nul, wat die epsilon-negatiewe (ENG) eienskappe van die voorgestelde MM-struktuur bevestig. Verder, soos getoon in Figuur 6a, is die resonansie by deurlaatbaarheid naby aan nul sterk verwant aan die resonansfrekwensie. Die ontwikkelde eenheidsel het 'n negatiewe brekingsindeks (Fig. 6b), wat beteken dat die voorgestelde MM gebruik kan word om die antenna-werkverrigting te verbeter21,41.
Die ontwikkelde prototipe van 'n enkele breëbandantenna is vervaardig om die voorgestelde ontwerp eksperimenteel te toets. Figure 7a,b toon beelde van die voorgestelde prototipe enkel antenna, sy strukturele dele en die naby-veld meting opstelling (SATIMO). Om die antenna-werkverrigting te verbeter, word die ontwikkelde meta-oppervlak in lae onder die antenna geplaas, soos getoon in Figuur 8a, met hoogte h. 'n Enkel 40mm x 40mm dubbellaag meta-oppervlak is aan die agterkant van die enkel antenna aangebring met 12mm intervalle. Boonop word 'n meta-oppervlak met 'n agtervlak op die agterkant van die enkelantenna op 'n afstand van 12 mm geplaas. Nadat die meta-oppervlak toegepas is, toon die enkele antenna 'n aansienlike verbetering in werkverrigting, soos getoon in Figure 1 en 2. Figure 8 en 9. Figuur 8b toon die gesimuleerde en gemete reflektansie plotte vir die enkele antenna sonder en met meta-oppervlaktes. Dit is opmerklik dat die dekkingsband van 'n antenna met 'n meta-oppervlak baie soortgelyk is aan die dekkingsband van 'n antenna sonder 'n meta-oppervlak. Figure 9a,b toon 'n vergelyking van die gesimuleerde en waargenome enkel antenna wins en algehele doeltreffendheid sonder en met MS in die bedryfsspektrum. Dit kan gesien word dat, in vergelyking met die nie-metaoppervlak antenna, die wins van die metaoppervlak antenna aansienlik verbeter word, wat van 5.15 dBi tot 8 dBi toeneem. Die wins van die enkellaag metaoppervlak, dubbellaag metaoppervlak en enkel antenna met agtervlak metaoppervlak het onderskeidelik met 6 dBi, 6.9 dBi en 8 dBi toegeneem. In vergelyking met ander meta-oppervlaktes (enkel- en dubbellaag MC's), is die wins van 'n enkele meta-oppervlak antenna met 'n koper rugvlak tot 8 dBi. In hierdie geval dien die meta-oppervlak as 'n weerkaatser, wat die antenna se rugbestraling verminder en die elektromagnetiese golwe in-fase manipuleer, waardeur die antenna se stralingsdoeltreffendheid en dus die wins verhoog word. 'n Studie van die algehele doeltreffendheid van 'n enkele antenna sonder en met meta-oppervlaktes word in Figuur 9b getoon. Dit is opmerklik dat die doeltreffendheid van 'n antenna met en sonder 'n meta-oppervlak amper dieselfde is. In die laer frekwensiereeks neem die antenna-doeltreffendheid effens af. Die eksperimentele en gesimuleerde wins- en doeltreffendheidskrommes stem goed ooreen. Daar is egter geringe verskille tussen die gesimuleerde en getoetsde resultate as gevolg van vervaardigingsdefekte, metingstoleransies, SMA-poortverbindingsverlies en draadverlies. Daarbenewens is die antenna en MS-reflektor tussen die nylonspasieerders geleë, wat nog 'n probleem is wat die waargenome resultate beïnvloed in vergelyking met die simulasieresultate.
Figuur (a) toon die voltooide enkele antenna en sy gepaardgaande komponente. (b) Naby-veld meting opstelling (SATIMO).
(a) Antenne-opwekking met behulp van meta-oppervlakreflektors (CST STUDIO SUITE 2019). (b) Gesimuleerde en eksperimentele reflektansies van 'n enkele antenna sonder en met MS.
Simulasie- en metingsresultate van (a) die behaalde wins en (b) die algehele doeltreffendheid van die voorgestelde meta-oppervlak effek antenna.
Straalpatroonanalise met behulp van MS. Enkel-antenna naby-veld metings is uitgevoer in die SATIMO Near-Field Eksperimentele Omgewing van die UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory. Figure 10a, b toon die gesimuleerde en waargenome E-vlak en H-vlak stralingspatrone by 5.5 GHz vir die voorgestelde enkel antenna met en sonder MS. Die ontwikkelde enkel antenna (sonder MS) verskaf 'n konsekwente tweerigting stralingspatroon met sylobwaardes. Nadat die voorgestelde MS-reflektor toegepas is, verskaf die antenna 'n eenrigtingbestralingspatroon en verminder die vlak van die ruglobbe, soos getoon in Figure 10a, b. Dit is opmerklik dat die voorgestelde enkelantenna-stralingspatroon meer stabiel en eenrigting is met baie lae rug- en sylobbe wanneer 'n meta-oppervlak met 'n koper-agtervlak gebruik word. Die voorgestelde MM-skikkingsreflektor verminder die agter- en sylobbe van die antenna, terwyl die stralingsprestasie verbeter word deur die stroom in eenrigtingrigtings te rig (Fig. 10a, b), waardeur die wins en gerigtheid verhoog word. Daar is waargeneem dat die eksperimentele bestralingspatroon amper vergelykbaar was met dié van die CST-simulasies, maar effens gewissel het as gevolg van wanbelyning van die verskillende saamgestelde komponente, metingstoleransies en kabelverliese. Daarbenewens is 'n nylon spasieerder tussen die antenna en die MS-reflektor ingesit, wat nog 'n probleem is wat die waargenome resultate beïnvloed in vergelyking met die numeriese resultate.
Die stralingspatroon van die ontwikkelde enkelantenna (sonder MS en met MS) teen 'n frekwensie van 5.5 GHz is gesimuleer en getoets.
Die voorgestelde MIMO antenna meetkunde word in Figuur 11 getoon en sluit vier enkel antennas in. Die vier komponente van die MIMO-antenna is ortogonaal tot mekaar gerangskik op 'n substraat van afmetings 80 × 80 × 1.575 mm, soos getoon in Figuur 11. Die ontwerpte MIMO-antenna het 'n inter-elementafstand van 22 mm, wat kleiner is as die naaste ooreenstemmende inter-element afstand van die antenna. MIMO-antenna ontwikkel. Daarbenewens is 'n deel van die grondvlak op dieselfde manier as 'n enkele antenna geleë. Die reflektansiewaardes van die MIMO-antennas (S11, S22, S33 en S44) wat in Figuur 12a getoon word, vertoon dieselfde gedrag as 'n enkel-element-antenna wat in die 3.2–7.6 GHz-band resoneer. Daarom is die impedansiebandwydte van 'n MIMO-antenna presies dieselfde as dié van 'n enkele antenna. Die koppelingseffek tussen MIMO-komponente is die hoofrede vir die klein bandwydteverlies van MIMO-antennas. Figuur 12b toon die effek van interkonneksie op MIMO-komponente, waar die optimale isolasie tussen MIMO-komponente bepaal is. Die isolasie tussen antennas 1 en 2 is die laagste by ongeveer -13.6 dB, en die isolasie tussen antennas 1 en 4 is die hoogste by ongeveer -30.4 dB. As gevolg van sy klein grootte en groter bandwydte, het hierdie MIMO-antenna laer wins en laer deurset. Isolasie is laag, so verhoogde versterking en isolasie is nodig;
Ontwerpmeganisme van die voorgestelde MIMO-antenna (a) bo-aansig en (b) grondvlak. (CST Studio Suite 2019).
Die meetkundige rangskikking en opwekkingsmetode van die voorgestelde metaoppervlak MIMO-antenna word in Figuur 13a getoon. 'n 10x10mm-matriks met afmetings van 80x80x1.575mm is ontwerp vir die agterkant van 'n 12mm hoë MIMO-antenna, soos getoon in Figuur 13a. Boonop is meta-oppervlaktes met koper-agterplate bedoel vir gebruik in MIMO-antennas om hul werkverrigting te verbeter. Die afstand tussen die meta-oppervlak en die MIMO-antenna is van kritieke belang om hoë wins te bereik, terwyl konstruktiewe interferensie tussen die golwe wat deur die antenna gegenereer word en dié wat deur die meta-oppervlak weerkaats word, moontlik maak. Uitgebreide modellering is uitgevoer om die hoogte tussen die antenna en die meta-oppervlak te optimaliseer, terwyl kwartgolfstandaarde gehandhaaf word vir maksimum wins en isolasie tussen MIMO-elemente. Die beduidende verbeterings in MIMO-antenna-werkverrigting wat bereik word deur meta-oppervlaktes met agtervlakke te gebruik in vergelyking met meta-oppervlaktes sonder agtervlakke, sal in daaropvolgende hoofstukke gedemonstreer word.
(a) CST-simulasie-opstelling van die voorgestelde MIMO-antenna met behulp van MS (CST STUDIO SUITE 2019), (b) Refleksiekurwes van die ontwikkelde MIMO-stelsel sonder MS en met MS.
Die weerkaatsing van MIMO-antennas met en sonder meta-oppervlaktes word in Figuur 13b getoon, waar S11 en S44 aangebied word as gevolg van die byna identiese gedrag van alle antennas in die MIMO-stelsel. Dit is opmerklik dat die -10 dB impedansiebandwydte van 'n MIMO-antenna sonder en met 'n enkele meta-oppervlak amper dieselfde is. Daarteenoor word die impedansiebandwydte van die voorgestelde MIMO-antenna verbeter deur dubbellaag-MS en agtervlak-MS. Dit is opmerklik dat sonder MS, die MIMO-antenna 'n fraksionele bandwydte van 81,5% (3,2-7,6 GHz) bied relatief tot die middelfrekwensie. Deur die MS met die agtervlak te integreer, verhoog die impedansiebandwydte van die voorgestelde MIMO-antenna tot 86.3% (3.08–7.75 GHz). Alhoewel dubbellaag-MS deurset verhoog, is die verbetering minder as dié van MS met 'n koper-agtervlak. Boonop verhoog 'n dubbellaag MC die grootte van die antenna, verhoog die koste daarvan en beperk sy omvang. Die ontwerpte MIMO-antenna en metaoppervlakreflektor is vervaardig en geverifieer om die simulasieresultate te valideer en die werklike werkverrigting te evalueer. Figuur 14a toon die vervaardigde MS-laag en MIMO-antenna met verskeie komponente saamgestel, terwyl Figuur 14b 'n foto van die ontwikkelde MIMO-stelsel toon. Die MIMO-antenna word bo-op die meta-oppervlak gemonteer deur gebruik te maak van vier nylonspasieerders, soos in Figuur 14b getoon. Figuur 15a toon 'n momentopname van die naby-veld eksperimentele opstelling van die ontwikkelde MIMO-antennastelsel. 'n PNA-netwerkontleder (Agilent Technologies PNA N5227A) is gebruik om verstrooiingsparameters te skat en om naby-veld-emissie-eienskappe in die UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory te evalueer en te karakteriseer.
(a) Foto's van SATIMO naby-veld metings (b) Gesimuleerde en eksperimentele krommes van S11 MIMO antenna met en sonder MS.
Hierdie afdeling bied 'n vergelykende studie van die gesimuleerde en waargenome S-parameters van die voorgestelde 5G MIMO-antenna. Figuur 15b toon die eksperimentele reflektansie plot van die geïntegreerde 4-element MIMO MS antenna en vergelyk dit met die CST simulasie resultate. Daar is gevind dat die eksperimentele reflektansies dieselfde is as die CST-berekeninge, maar was effens anders as gevolg van vervaardigingsdefekte en eksperimentele toleransies. Daarbenewens dek die waargenome weerkaatsing van die voorgestelde MS-gebaseerde MIMO-prototipe die 5G-spektrum onder 6 GHz met 'n impedansiebandwydte van 4.8 GHz, wat beteken dat 5G-toepassings moontlik is. Die gemete resonansfrekwensie, bandwydte en amplitude verskil egter effens van die CST-simulasieresultate. Vervaardigingsdefekte, koakseer-na-SMA-koppelingsverliese en buite-metingsopstellings kan verskille tussen gemete en gesimuleerde resultate veroorsaak. Ten spyte van hierdie tekortkominge presteer die voorgestelde MIMO egter goed, wat sterk ooreenstemming bied tussen simulasies en metings, wat dit goed geskik maak vir sub-6 GHz 5G draadlose toepassings.
Die gesimuleerde en waargenome MIMO-antennaversterkingskrommes word in Figure 2 en 2 getoon. Soos onderskeidelik in Figure 16a,b en 17a,b getoon word, word die onderlinge interaksie van MIMO-komponente getoon. Wanneer metaoppervlaktes op MIMO-antennas toegepas word, word die isolasie tussen MIMO-antennas aansienlik verbeter. Die isolasie plotte tussen aangrensende antenna-elemente S12, S14, S23 en S34 toon soortgelyke kurwes, terwyl die diagonale MIMO-antennas S13 en S42 soortgelyke hoë isolasie toon as gevolg van die groter afstand tussen hulle. Die gesimuleerde transmissie-eienskappe van aangrensende antennas word in Figuur 16a getoon. Dit is opmerklik dat in die 5G-bedryfspektrum onder 6 GHz, die minimum isolasie van 'n MIMO-antenna sonder 'n meta-oppervlak -13,6 dB is, en vir 'n meta-oppervlak met 'n agtervlak - 15,5 dB. Die aanwinsgrafiek (Figuur 16a) toon dat die agtervlak-meta-oppervlak die isolasie tussen MIMO-antenna-elemente aansienlik verbeter in vergelyking met enkel- en dubbellaag-meta-oppervlaktes. Op aangrensende antenna-elemente bied enkel- en dubbellaag-meta-oppervlaktes minimum isolasie van ongeveer -13.68 dB en -14.78 dB, en die koper-agtervlak-meta-oppervlak verskaf ongeveer -15.5 dB.
Gesimuleerde isolasiekurwes van MIMO-elemente sonder MS-laag en met MS-laag: (a) S12, S14, S34 en S32 en (b) S13 en S24.
Eksperimentele aanwinskrommes van die voorgestelde MS-gebaseerde MIMO-antennas sonder en met: (a) S12, S14, S34 en S32 en (b) S13 en S24.
Die MIMO diagonale antenna-aanwins voor en na die toevoeging van die MS-laag word in Figuur 16b getoon. Dit is opmerklik dat die minimum isolasie tussen diagonale antennas sonder 'n meta-oppervlak (antennas 1 en 3) - 15.6 dB oor die bedryfspektrum is, en 'n meta-oppervlak met 'n agtervlak is - 18 dB. Die metaoppervlakbenadering verminder die koppelingseffekte tussen diagonale MIMO-antennas aansienlik. Die maksimum isolasie vir 'n enkellaag metaoppervlak is -37 dB, terwyl vir 'n dubbellaag metaoppervlak hierdie waarde daal tot -47 dB. Die maksimum isolasie van die meta-oppervlak met 'n koper-agtervlak is −36.2 dB, wat afneem met toenemende frekwensiereeks. In vergelyking met enkel- en dubbellaag-meta-oppervlaktes sonder 'n agtervlak, bied meta-oppervlaktes met 'n agtervlak superieure isolasie oor die hele vereiste bedryfsfrekwensiereeks, veral in die 5G-reeks onder 6 GHz, soos getoon in Figure 16a, b. In die gewildste en mees gebruikte 5G-band onder 6 GHz (3.5 GHz), het enkel- en dubbellaag-metaoppervlaktes laer isolasie tussen MIMO-komponente as metaoppervlaktes met koper-agtervlakke (byna geen MS) (sien Figuur 16a), b). Die versterkingsmetings word in Figure 17a, b getoon, wat die isolasie van onderskeidelik aangrensende antennas (S12, S14, S34 en S32) en diagonale antennas (S24 en S13) toon. Soos gesien kan word uit hierdie figure (Fig. 17a, b), stem die eksperimentele isolasie tussen MIMO-komponente goed ooreen met die gesimuleerde isolasie. Alhoewel daar geringe verskille tussen die gesimuleerde en gemete CST-waardes is as gevolg van vervaardigingsdefekte, SMA-poortverbindings en draadverliese. Daarbenewens is die antenna en MS-reflektor tussen die nylonspasieerders geleë, wat nog 'n probleem is wat die waargenome resultate beïnvloed in vergelyking met die simulasieresultate.
het die oppervlakstroomverspreiding by 5.5 GHz bestudeer om die rol van metasoppervlaktes in die vermindering van onderlinge koppeling deur oppervlakgolfonderdrukking te rasionaliseer42. Die oppervlakstroomverspreiding van die voorgestelde MIMO-antenna word in Figuur 18 getoon, waar antenna 1 aangedryf word en die res van die antenna met 'n 50 ohm-lading beëindig word. Wanneer antenna 1 aangeskakel word, sal beduidende wedersydse koppelstrome by aangrensende antennas op 5.5 GHz verskyn in die afwesigheid van 'n meta-oppervlak, soos getoon in Figuur 18a. Inteendeel, deur die gebruik van meta-oppervlaktes, soos getoon in Fig. 18b–d, word die isolasie tussen aangrensende antennas verbeter. Daar moet kennis geneem word dat die effek van onderlinge koppeling van aangrensende velde geminimaliseer kan word deur die koppelingstroom na aangrensende ringe van eenheidselle en aangrensende MS-eenheidselle langs die MS-laag in antiparallelle rigtings te versprei. Die inspuiting van stroom vanaf verspreide antennas na MS-eenhede is 'n sleutelmetode om isolasie tussen MIMO-komponente te verbeter. As gevolg hiervan word die koppelingstroom tussen MIMO-komponente aansienlik verminder, en die isolasie word ook aansienlik verbeter. Omdat die koppelingsveld wyd in die element versprei is, isoleer die koper-agtervlak-meta-oppervlak die MIMO-antenna-samestelling aansienlik meer as enkel- en dubbellaag-meta-oppervlaktes (Figuur 18d). Boonop het die ontwikkelde MIMO-antenna baie lae terugpropagasie en syvoortplanting, wat 'n eenrigtingbestralingspatroon produseer, waardeur die wins van die voorgestelde MIMO-antenna verhoog word.
Oppervlakstroompatrone van die voorgestelde MIMO-antenna by 5.5 GHz (a) sonder MC, (b) enkellaag MC, (c) dubbellaag MC, en (d) enkellaag MC met koper agtervlak. (CST Studio Suite 2019).
Binne die bedryfsfrekwensie toon Figuur 19a die gesimuleerde en waargenome winste van die ontwerpte MIMO-antenna sonder en met meta-oppervlaktes. Die gesimuleerde behaalde wins van die MIMO-antenna sonder meta-oppervlak is 5.4 dBi, soos getoon in Figuur 19a. As gevolg van die wedersydse koppelingseffek tussen MIMO-komponente, behaal die voorgestelde MIMO-antenna eintlik 0.25 dBi hoër wins as 'n enkele antenna. Die byvoeging van meta-oppervlaktes kan aansienlike winste en isolasie tussen MIMO-komponente verskaf. Die voorgestelde metaoppervlak MIMO-antenna kan dus 'n hoë gerealiseerde wins van tot 8.3 dBi behaal. Soos getoon in Figuur 19a, wanneer 'n enkele meta-oppervlak aan die agterkant van die MIMO-antenna gebruik word, verhoog die wins met 1.4 dBi. Wanneer die meta-oppervlak verdubbel word, verhoog die wins met 2.1 dBi, soos in Figuur 19a getoon. Die verwagte maksimum wins van 8.3 dBi word egter behaal wanneer die meta-oppervlak met 'n koper-agtervlak gebruik word. Opmerklik is dat die maksimum behaalde wins vir die enkellaag- en dubbellaag-metaoppervlakte onderskeidelik 6.8 dBi en 7.5 dBi is, terwyl die maksimum behaalde wins vir die onderste-laag-metaoppervlakte 8.3 dBi is. Die meta-oppervlaklaag aan die agterkant van die antenna dien as 'n weerkaatser, wat straling vanaf die agterkant van die antenna reflekteer en die voor-tot-agter-verhouding (F/B) van die ontwerpte MIMO-antenna verbeter. Daarbenewens manipuleer die hoë-impedansie MS-reflektor elektromagnetiese golwe in-fase, en skep daardeur bykomende resonansie en verbeter die stralingsprestasie van die voorgestelde MIMO-antenna. Die MS-reflektor wat agter die MIMO-antenna geïnstalleer is, kan die behaalde wins aansienlik verhoog, wat deur eksperimentele resultate bevestig word. Die waargenome en gesimuleerde winste van die ontwikkelde prototipe MIMO-antenna is amper dieselfde, maar by sommige frekwensies is die gemete wins hoër as die gesimuleerde wins, veral vir MIMO sonder MS; Hierdie variasies in eksperimentele wins is as gevolg van metingstoleransies van die nylonkussings, kabelverliese en koppeling in die antennastelsel. Die piek gemete wins van die MIMO-antenna sonder die meta-oppervlak is 5,8 dBi, terwyl die meta-oppervlak met 'n koper-agtervlak 8,5 dBi is. Dit is opmerklik dat die voorgestelde volledige 4-poort MIMO-antennastelsel met MS-reflektor hoë wins onder eksperimentele en numeriese toestande toon.
Simulasie en eksperimentele resultate van (a) die behaalde wins en (b) die algehele werkverrigting van die voorgestelde MIMO-antenna met meta-oppervlak effek.
Figuur 19b toon die algehele werkverrigting van die voorgestelde MIMO-stelsel sonder en met meta-oppervlakreflektors. In Figuur 19b was die laagste doeltreffendheid met behulp van MS met rugvlak meer as 73% (af tot 84%). Die algehele doeltreffendheid van die ontwikkelde MIMO-antennas sonder MC en met MC is amper dieselfde met geringe verskille in vergelyking met die gesimuleerde waardes. Die redes hiervoor is metingstoleransies en die gebruik van spasieerders tussen die antenna en die MS-reflektor. Die gemete behaalde wins en algehele doeltreffendheid oor die hele frekwensie is amper soortgelyk aan die simulasieresultate, wat aandui dat die werkverrigting van die voorgestelde MIMO-prototipe soos verwag is en dat die aanbevole MS-gebaseerde MIMO-antenna geskik is vir 5G-kommunikasie. As gevolg van foute in eksperimentele studies bestaan ​​daar verskille tussen die algehele resultate van laboratoriumeksperimente en die resultate van simulasies. Die werkverrigting van die voorgestelde prototipe word beïnvloed deur impedansie-wanverhouding tussen die antenna en die SMA-konneksie, koaksiale kabellasverliese, soldeereffekte en die nabyheid van verskeie elektroniese toestelle aan die eksperimentele opstelling.
Figuur 20 beskryf die ontwerp- en optimeringsvordering van die genoemde antenna in die vorm van 'n blokdiagram. Hierdie blokdiagram verskaf 'n stap-vir-stap beskrywing van die voorgestelde MIMO-antenna-ontwerpbeginsels, sowel as die parameters wat 'n sleutelrol speel in die optimalisering van die antenna om die vereiste hoë wins en hoë isolasie oor 'n wye bedryfsfrekwensie te bereik.
Die naby-veld MIMO antenna metings is gemeet in die SATIMO Near-Field Eksperimentele Omgewing by die UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory. Figure 21a,b beeld die gesimuleerde en waargenome E-vlak en H-vlak stralingspatrone van die beweerde MIMO antenna met en sonder MS uit by 'n bedryfsfrekwensie van 5.5 GHz. In die bedryfsfrekwensie-reeks van 5,5 GHz bied die ontwikkelde nie-MS MIMO-antenna 'n konsekwente tweerigting-stralingspatroon met sylobwaardes. Nadat die MS-reflektor aangebring is, verskaf die antenna 'n eenrigtingbestralingspatroon en verminder die vlak van die ruglobbe, soos getoon in Figure 21a, b. Dit is opmerklik dat deur 'n meta-oppervlak met 'n koper-agtervlak te gebruik, die voorgestelde MIMO-antennapatroon meer stabiel en eenrigting is as sonder MS, met baie lae rug- en sylobbe. Die voorgestelde MM-skikkingsreflektor verminder die agter- en sylobbe van die antenna en verbeter ook die stralingseienskappe deur die stroom in 'n eenrigtingrigting te rig (Fig. 21a, b), waardeur die versterking en gerigtheid verhoog word. Die gemete stralingspatroon is verkry vir poort 1 met 'n 50 ohm las wat aan die oorblywende poorte gekoppel is. Daar is waargeneem dat die eksperimentele stralingspatroon byna identies was aan dié wat deur CST gesimuleer is, alhoewel daar 'n paar afwykings was as gevolg van komponent wanbelyning, refleksies vanaf terminale poorte en verliese in kabelverbindings. Boonop is 'n nylonspasieerder tussen die antenna en die MS-reflektor ingesit, wat nog 'n probleem is wat die waargenome resultate beïnvloed in vergelyking met die voorspelde resultate.
Die uitstralingspatroon van die ontwikkelde MIMO-antenna (sonder MS en met MS) teen 'n frekwensie van 5.5 GHz is gesimuleer en getoets.
Dit is belangrik om daarop te let dat hawe-isolasie en sy gepaardgaande kenmerke noodsaaklik is wanneer die werkverrigting van MIMO-stelsels geëvalueer word. Die diversiteitsprestasie van die voorgestelde MIMO-stelsel, insluitend omhulselkorrelasiekoëffisiënt (ECC) en diversiteitswins (DG), word ondersoek om die robuustheid van die ontwerpte MIMO-antennastelsel te illustreer. Die ECC en DG van 'n MIMO-antenna kan gebruik word om sy werkverrigting te evalueer aangesien dit belangrike aspekte van die werkverrigting van 'n MIMO-stelsel is. Die volgende afdelings sal hierdie kenmerke van die voorgestelde MIMO-antenna uiteensit.
Omhulselkorrelasiekoëffisiënt (ECC). Wanneer enige MIMO-stelsel oorweeg word, bepaal ECC die mate waarin die samestellende elemente met mekaar korreleer ten opsigte van hul spesifieke eienskappe. ECC demonstreer dus die mate van kanaalisolasie in 'n draadlose kommunikasienetwerk. Die ECC (omhulselkorrelasiekoëffisiënt) van die ontwikkelde MIMO-stelsel kan bepaal word op grond van S-parameters en ver-veld-emissie. Van Vgl. (7) en (8) kan die ECC van die voorgestelde MIMO-antenna 31 bepaal word.
Die refleksiekoëffisiënt word deur Sii voorgestel en Sij verteenwoordig die transmissiekoëffisiënt. Die driedimensionele stralingspatrone van die j-de en i-de antennas word gegee deur die uitdrukkings \(\vec{R}_{j} \left( {\theta ,\varphi } \right)\) en \( \vec {{R_{ i } }} Soliede hoek verteenwoordig deur \left( {\theta ,\varphi } \right)\) en \({\Omega }\). Die ECC-kromme van die voorgestelde antenna word in Figuur 22a getoon en die waarde daarvan is minder as 0.004, wat heelwat onder die aanvaarbare waarde van 0.5 vir 'n draadlose stelsel is. Daarom beteken die verlaagde ECC-waarde dat die voorgestelde 4-poort MIMO-stelsel voortreflike diversiteit bied43.
Diversiteitswins (DG) DG is nog 'n MIMO-stelselprestasiemetriek wat beskryf hoe die diversiteitskema die uitgestraalde krag beïnvloed. Verwantskap (9) bepaal die DG van die MIMO-antennastelsel wat ontwikkel word, soos beskryf in 31.
Figuur 22b toon die DG-diagram van die voorgestelde MIMO-stelsel, waar die DG-waarde baie naby aan 10 dB is. Die DG-waardes van alle antennas van die ontwerpte MIMO-stelsel oorskry 9,98 dB.
Tabel 1 vergelyk die voorgestelde metaoppervlak MIMO-antenna met onlangs ontwikkelde soortgelyke MIMO-stelsels. Die vergelyking neem verskeie prestasieparameters in ag, insluitend bandwydte, wins, maksimum isolasie, algehele doeltreffendheid en diversiteitsprestasie. Navorsers het verskeie MIMO-antenna-prototipes aangebied met versterkings- en isolasieverbeteringstegnieke in 5, 44, 45, 46, 47. In vergelyking met voorheen gepubliseerde werke, presteer die voorgestelde MIMO-stelsel met metaoppervlakreflektors hulle in terme van bandwydte, wins en isolasie. Boonop, in vergelyking met soortgelyke antennas wat gerapporteer is, toon die ontwikkelde MIMO-stelsel uitstekende diversiteitsverrigting en algehele doeltreffendheid teen 'n kleiner grootte. Alhoewel die antennas wat in Afdeling 5.46 beskryf word, hoër isolasie het as ons voorgestelde antennas, ly hierdie antennas aan groot grootte, lae versterking, smal bandwydte en swak MIMO-werkverrigting. Die 4-poort MIMO-antenna wat in 45 voorgestel word, vertoon hoë wins en doeltreffendheid, maar die ontwerp het lae isolasie, groot grootte en swak diversiteitsverrigting. Aan die ander kant het die klein grootte antennastelsel wat in 47 voorgestel word, baie lae wins en bedryfsbandwydte, terwyl ons voorgestelde MS-gebaseerde 4-poort MIMO-stelsel klein grootte, hoë wins, hoë isolasie en beter werkverrigting MIMO vertoon. Dus, die voorgestelde metaoppervlak MIMO-antenna kan 'n groot aanspraakmaker word vir sub-6 GHz 5G-kommunikasiestelsels.
’n Vierpoort-metaoppervlakreflektor-gebaseerde wyeband MIMO-antenna met hoë versterking en isolasie word voorgestel om 5G-toepassings onder 6 GHz te ondersteun. Die mikrostrooklyn voed 'n vierkantige uitstralende gedeelte, wat deur 'n vierkant by die diagonale hoeke afgekap word. Die voorgestelde MS en antenna-uitstraler word op substraatmateriaal soortgelyk aan Rogers RT5880 geïmplementeer om uitstekende werkverrigting in hoëspoed 5G-kommunikasiestelsels te behaal. Die MIMO-antenna beskik oor 'n wye reeks en hoë wins, en bied klankisolasie tussen MIMO-komponente en uitstekende doeltreffendheid. Die ontwikkelde enkelantenna het miniatuurafmetings van 0.58?0.58?0.02? met 'n 5×5 meta-oppervlak skikking, bied 'n wye 4,56 GHz bedryfsbandwydte, 8 dBi piekwins en voortreflike gemete doeltreffendheid. Die voorgestelde vierpoort-MIMO-antenna (2 × 2-skikking) is ontwerp deur elke voorgestelde enkele antenna ortogonaal in lyn te bring met 'n ander antenna met afmetings van 1.05λ × 1.05λ × 0.02λ. Dit word aanbeveel om 'n 10 × 10 MM-skikking onder 'n 12 mm hoë MIMO-antenna saam te stel, wat terugbestraling kan verminder en onderlinge koppeling tussen MIMO-komponente kan verminder, en sodoende versterking en isolasie verbeter. Eksperimentele en simulasieresultate toon dat die ontwikkelde MIMO-prototipe in 'n wye frekwensiereeks van 3.08–7.75 GHz kan werk, wat die 5G-spektrum onder 6 GHz dek. Daarbenewens verbeter die voorgestelde MS-gebaseerde MIMO-antenna sy wins met 2.9 dBi, wat 'n maksimum wins van 8.3 dBi behaal, en bied uitstekende isolasie (> 15.5 dB) tussen MIMO-komponente, wat die bydrae van MS bevestig. Daarbenewens het die voorgestelde MIMO-antenna 'n hoë gemiddelde algehele doeltreffendheid van 82% en 'n lae inter-elementafstand van 22 mm. Die antenna vertoon uitstekende MIMO-diversiteitprestasie, insluitend baie hoë DG (meer as 9,98 dB), baie lae ECC (minder as 0,004) en eenrigtingbestralingspatroon. Die metingsresultate stem baie ooreen met die simulasieresultate. Hierdie kenmerke bevestig dat die ontwikkelde MIMO-antennastelsel met vier poorte 'n lewensvatbare keuse vir 5G-kommunikasiestelsels in die sub-6 GHz-frekwensiereeks kan wees.
Cowin kan 400-6000MHz breëband PCB-antenna verskaf, en ondersteuning om nuwe antenna volgens u vereiste te ontwerp, kontak ons ​​asseblief sonder huiwering as u enige versoek het.