Dit werk stelt een compacte geïntegreerde multi-input multiple-output (MIMO) metasurface (MS) breedbandantenne voor voor sub-6 GHz vijfde generatie (5G) draadloze communicatiesystemen. De voor de hand liggende nieuwigheid van het voorgestelde MIMO-systeem is de grote bandbreedte, de hoge versterking, de kleine speling tussen de componenten en de uitstekende isolatie binnen de MIMO-componenten. De stralingsvlek van de antenne is diagonaal afgekapt, gedeeltelijk geaard, en metasurfaces worden gebruikt om de prestaties van de antenne te verbeteren. Het voorgestelde prototype van een geïntegreerde enkele MS-antenne heeft miniatuurafmetingen van 0,58λ x 0,58λ x 0,02λ. Simulatie- en meetresultaten tonen breedbandprestaties aan van 3,11 GHz tot 7,67 GHz, inclusief de hoogste bereikte versterking van 8 dBi. Het MIMO-systeem met vier elementen is zo ontworpen dat elke antenne orthogonaal ten opzichte van elkaar staat, terwijl het compacte formaat en breedbandprestaties van 3,2 tot 7,6 GHz behouden blijven. Het voorgestelde MIMO-prototype is ontworpen en vervaardigd op Rogers RT5880-substraat met weinig verlies en geminiaturiseerde afmetingen van 1,05? 1,05? 0,02?, en de prestaties ervan worden geëvalueerd met behulp van de voorgestelde vierkante gesloten ringresonatorarray met een 10 x 10 gespleten ring. Het basismateriaal is hetzelfde. Het voorgestelde backplane-metasurface vermindert de tegenstraling van de antenne aanzienlijk en manipuleert elektromagnetische velden, waardoor de bandbreedte, versterking en isolatie van MIMO-componenten worden verbeterd. Vergeleken met bestaande MIMO-antennes bereikt de voorgestelde 4-poorts MIMO-antenne een hoge versterking van 8,3 dBi met een gemiddeld totaal rendement tot 82% in de 5G sub-6 GHz-band en komt goed overeen met de gemeten resultaten. Bovendien vertoont de ontwikkelde MIMO-antenne uitstekende prestaties in termen van envelopcorrelatiecoëfficiënt (ECC) van minder dan 0,004, diversiteitsversterking (DG) van ongeveer 10 dB (>9,98 dB) en hoge isolatie tussen MIMO-componenten (>15,5 dB). kenmerken. De voorgestelde MS-gebaseerde MIMO-antenne bevestigt dus de toepasbaarheid ervan voor sub-6 GHz 5G-communicatienetwerken.
5G-technologie is een ongelooflijke vooruitgang op het gebied van draadloze communicatie die snellere en veiligere netwerken voor miljarden verbonden apparaten mogelijk zal maken, gebruikerservaringen zal bieden met een latentie van ‘nul’ (latentie van minder dan 1 milliseconde) en nieuwe technologieën zal introduceren, waaronder elektronica. Medische zorg, intellectueel onderwijs. Slimme steden, slimme huizen, virtual reality (VR), slimme fabrieken en het Internet of Vehicles (IoV) veranderen onze levens, samenleving en industrieën1,2,3. De Amerikaanse Federal Communications Commission (FCC) verdeelt het 5G-spectrum in vier frequentiebanden4. De frequentieband onder de 6 GHz is van belang voor onderzoekers omdat deze langeafstandscommunicatie met hoge datasnelheden mogelijk maakt5,6. De sub-6 GHz 5G-spectrumtoewijzing voor mondiale 5G-communicatie wordt weergegeven in Figuur 1, wat aangeeft dat alle landen sub-6 GHz-spectrum overwegen voor 5G-communicatie7,8. Antennes vormen een belangrijk onderdeel van 5G-netwerken en zullen meer basisstation- en gebruikersterminalantennes vereisen.
Microstrip-patchantennes hebben de voordelen van dunheid en platte structuur, maar zijn beperkt in bandbreedte en versterking9,10. Er is zoveel onderzoek gedaan om de versterking en bandbreedte van de antenne te vergroten; De afgelopen jaren zijn metasurfaces (MS) op grote schaal gebruikt in antennetechnologieën, vooral om de versterking en doorvoer te verbeteren. Deze antennes zijn echter beperkt tot één enkele poort; MIMO-technologie is een belangrijk aspect van draadloze communicatie omdat het meerdere antennes tegelijkertijd kan gebruiken om gegevens te verzenden, waardoor de datasnelheden, spectrale efficiëntie, kanaalcapaciteit en betrouwbaarheid worden verbeterd13,14,15. MIMO-antennes zijn potentiële kandidaten voor 5G-toepassingen omdat ze gegevens via meerdere kanalen kunnen verzenden en ontvangen zonder dat daarvoor extra stroom nodig is16,17. Het onderlinge koppelingseffect tussen MIMO-componenten is afhankelijk van de locatie van de MIMO-elementen en de versterking van de MIMO-antenne, wat een grote uitdaging is voor onderzoekers. Figuren 18, 19 en 20 tonen verschillende MIMO-antennes die werken in de 5G sub-6 GHz-band, en die allemaal goede MIMO-isolatie en -prestaties demonstreren. De versterking en de operationele bandbreedte van deze voorgestelde systemen zijn echter laag.
Metamaterialen (MM's) zijn nieuwe materialen die niet in de natuur voorkomen en elektromagnetische golven kunnen manipuleren, waardoor de prestaties van antennes worden verbeterd21,22,23,24. MM wordt nu veel gebruikt in de antennetechnologie om het stralingspatroon, de bandbreedte, de versterking en de isolatie tussen antenne-elementen en draadloze communicatiesystemen te verbeteren, zoals besproken in 25, 26, 27, 28. In 2029 zal een MIMO-systeem met vier elementen, gebaseerd op metasurface, waarbij het antennegedeelte zonder luchtspleet tussen het metasurface en de grond is ingeklemd, wat de MIMO-prestaties verbetert. Dit ontwerp heeft echter een groter formaat, een lagere werkfrequentie en een complexe structuur. Een elektromagnetische bandgap (EBG) en aardlus zijn opgenomen in de voorgestelde 2-poorts breedband MIMO-antenne om de isolatie van MIMO30-componenten te verbeteren. De ontworpen antenne heeft goede MIMO-diversiteitsprestaties en uitstekende isolatie tussen twee MIMO-antennes, maar als er slechts twee MIMO-componenten worden gebruikt, zal de winst laag zijn. Daarnaast heeft in31 ook een ultrabreedband (UWB) MIMO-antenne met twee poorten voorgesteld en de MIMO-prestaties ervan onderzocht met behulp van metamaterialen. Hoewel deze antenne geschikt is voor UWB-werking, is de versterking laag en is de isolatie tussen de twee antennes slecht. Het werk in32 stelt een MIMO-systeem met twee poorten voor dat elektromagnetische bandgap (EBG)-reflectoren gebruikt om de versterking te vergroten. Hoewel de ontwikkelde antenne-array een hoge versterking en goede MIMO-diversiteitsprestaties heeft, maakt het grote formaat het moeilijk om toe te passen in communicatieapparatuur van de volgende generatie. Een andere op reflector gebaseerde breedbandantenne werd ontwikkeld in 33, waarbij de reflector onder de antenne werd geïntegreerd met een grotere opening van 22 mm, met een lagere piekversterking van 4,87 dB. Paper 34 ontwerpt een MIMO-antenne met vier poorten voor mmWave-toepassingen, die is geïntegreerd met de MS-laag om de isolatie en versterking van het MIMO-systeem te verbeteren. Deze antenne biedt echter een goede versterking en isolatie, maar heeft een beperkte bandbreedte en slechte mechanische eigenschappen vanwege de grote luchtspleet. Op dezelfde manier werd in 2015 een drie-paar, 4-poorts vlinderdasvormige metasurface-geïntegreerde MIMO-antenne ontwikkeld voor mmWave-communicatie met een maximale versterking van 7,4 dBi. B36 MS wordt gebruikt op de achterkant van een 5G-antenne om de antenneversterking te vergroten, waarbij het metasurface als reflector fungeert. De MS-structuur is echter asymmetrisch en er is minder aandacht besteed aan de eenheidscelstructuur.
Volgens de bovenstaande analyseresultaten heeft geen van de bovengenoemde antennes een hoge versterking, uitstekende isolatie, MIMO-prestaties en breedbanddekking. Daarom is er nog steeds behoefte aan een metasurface MIMO-antenne die een breed bereik aan 5G-spectrumfrequenties onder de 6 GHz kan bestrijken met hoge versterking en isolatie. Rekening houdend met de beperkingen van de bovengenoemde literatuur, wordt een breedband MIMO-antennesysteem met vier elementen met hoge versterking en uitstekende diversiteitsprestaties voorgesteld voor draadloze communicatiesystemen onder de 6 GHz. Bovendien vertoont de voorgestelde MIMO-antenne een uitstekende isolatie tussen MIMO-componenten, kleine elementafstanden en een hoge stralingsefficiëntie. De antennepatch is diagonaal afgekapt en bovenop het metasurface geplaatst met een luchtspleet van 12 mm, die de terugstraling van de antenne reflecteert en de antenneversterking en richtingsgevoeligheid verbetert. Bovendien wordt de voorgestelde enkele antenne gebruikt om een MIMO-antenne met vier elementen te creëren met superieure MIMO-prestaties door elke antenne orthogonaal ten opzichte van elkaar te positioneren. De ontwikkelde MIMO-antenne werd vervolgens geïntegreerd bovenop een 10 x 10 MS-array met een koperen backplane om de emissieprestaties te verbeteren. Het ontwerp beschikt over een breed werkbereik (3,08-7,75 GHz), een hoge versterking van 8,3 dBi en een hoge gemiddelde algehele efficiëntie van 82%, evenals een uitstekende isolatie van meer dan −15,5 dB tussen MIMO-antennecomponenten. De ontwikkelde MS-gebaseerde MIMO-antenne werd gesimuleerd met behulp van het 3D elektromagnetische softwarepakket CST Studio 2019 en gevalideerd door middel van experimentele studies.
Dit gedeelte biedt een gedetailleerde inleiding tot de voorgestelde architectuur en de ontwerpmethodologie voor één antenne. Daarnaast worden de gesimuleerde en waargenomen resultaten in detail besproken, inclusief verstrooiingsparameters, versterking en algehele efficiëntie met en zonder metasurfaces. Het prototype-antenne werd ontwikkeld op een Rogers 5880 diëlektrisch substraat met laag verlies met een dikte van 1,575 mm met een diëlektrische constante van 2,2. Voor het ontwikkelen en simuleren van het ontwerp is gebruik gemaakt van het elektromagnetische simulatorpakket CST studio 2019.
Figuur 2 toont het voorgestelde architectuur- en ontwerpmodel van een antenne met één element. Volgens gevestigde wiskundige vergelijkingen37 bestaat de antenne uit een lineair gevoede vierkante stralingsvlek en een koperen aardvlak (zoals beschreven in stap 1) en resoneert met een zeer smalle bandbreedte op 10,8 GHz, zoals weergegeven in figuur 3b. De initiële grootte van de antennestraler wordt bepaald door de volgende wiskundige relatie37:
Waar \(P_{L}\) en \(P_{w}\) de lengte en breedte van de patch zijn, vertegenwoordigt c de lichtsnelheid, \(\gamma_{r}\) is de diëlektrische constante van het substraat . , \(\gamma_{reff }\) vertegenwoordigt de effectieve diëlektrische waarde van de stralingsvlek, \(\Delta L\) vertegenwoordigt de verandering in vleklengte. De antenne-backplane werd in de tweede fase geoptimaliseerd, waardoor de impedantiebandbreedte werd vergroot ondanks de zeer lage impedantiebandbreedte van 10 dB. In de derde fase wordt de feederpositie naar rechts verplaatst, wat de impedantiebandbreedte en impedantie-aanpassing van de voorgestelde antenne verbetert. In dit stadium vertoont de antenne een uitstekende operationele bandbreedte van 4 GHz en bestrijkt hij ook het spectrum onder 6 GHz in 5G. De vierde en laatste fase omvat het etsen van vierkante groeven in tegenoverliggende hoeken van de stralingsvlek. Deze sleuf breidt de bandbreedte van 4,56 GHz aanzienlijk uit om het sub-6 GHz 5G-spectrum te dekken van 3,11 GHz tot 7,67 GHz, zoals weergegeven in figuur 3b. Perspectivische voor- en onderaanzichten van het voorgestelde ontwerp worden getoond in figuur 3a, en de uiteindelijke geoptimaliseerde vereiste ontwerpparameters zijn als volgt: 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) Boven- en achteraanzicht van de ontworpen enkele antenne (CST STUDIO SUITE 2019). (b) S-parametercurve.
Metasurface is een term die verwijst naar een periodieke reeks eenheidscellen die zich op een bepaalde afstand van elkaar bevinden. Metasurfaces zijn een effectieve manier om de stralingsprestaties van antennes te verbeteren, inclusief bandbreedte, versterking en isolatie tussen MIMO-componenten. Vanwege de invloed van de voortplanting van oppervlaktegolven genereren metasurfaces extra resonanties die bijdragen aan verbeterde antenneprestaties . Dit werk stelt een epsilon-negatieve metamateriaal (MM) -eenheid voor die werkt in de 5G-band onder 6 GHz. De MM met een oppervlakte van 8 mm x 8 mm is ontwikkeld op een Rogers 5880-substraat met laag verlies, een diëlektrische constante van 2,2 en een dikte van 1,575 mm. De geoptimaliseerde MM-resonatorpatch bestaat uit een binnenste cirkelvormige splitring die is verbonden met twee gemodificeerde buitenste splitringen, zoals weergegeven in figuur 4a. Figuur 4a vat de uiteindelijke geoptimaliseerde parameters van de voorgestelde MM-opstelling samen. Vervolgens werden metasurface-lagen van 40 x 40 mm en 80 x 80 mm ontwikkeld zonder een koperen achtervlak en met een koperen achtervlak met behulp van respectievelijk 5 x 5 en 10 x 10 celarrays. De voorgestelde MM-structuur werd gemodelleerd met behulp van 3D-elektromagnetische modelleringssoftware “CST studio suite 2019”. Een gefabriceerd prototype van de voorgestelde MM-arraystructuur en meetopstelling (netwerkanalysator met dubbele poort PNA en golfgeleiderpoort) wordt getoond in figuur 4b om de CST-simulatieresultaten te valideren door de feitelijke respons te analyseren. De meetopstelling maakte gebruik van een netwerkanalysator uit de Agilent PNA-serie in combinatie met twee coaxiale golfgeleideradapters (A-INFOMW, onderdeelnummer: 187WCAS) om signalen te verzenden en te ontvangen. Een prototype van een 5x5-array werd tussen twee coaxiale golfgeleideradapters geplaatst die via een coaxiale kabel waren verbonden met een netwerkanalysator met twee poorten (Agilent PNA N5227A). De Agilent N4694-60001 kalibratiekit wordt gebruikt om de netwerkanalysator in een proeffabriek te kalibreren. De gesimuleerde en door CST waargenomen verstrooiingsparameters van het voorgestelde prototype MM-array worden getoond in figuur 5a. Het is duidelijk dat de voorgestelde MM-structuur resoneert in het 5G-frequentiebereik onder de 6 GHz. Ondanks het kleine verschil in bandbreedte van 10 dB lijken de gesimuleerde en experimentele resultaten sterk op elkaar. De resonantiefrequentie, bandbreedte en amplitude van de waargenomen resonantie verschillen enigszins van de gesimuleerde, zoals weergegeven in figuur 5a. Deze verschillen tussen waargenomen en gesimuleerde resultaten zijn te wijten aan fabricagefouten, kleine spelingen tussen het prototype en de golfgeleiderpoorten, koppelingseffecten tussen de golfgeleiderpoorten en arraycomponenten, en meettoleranties. Bovendien kan een juiste plaatsing van het ontwikkelde prototype tussen de golfgeleiderpoorten in de experimentele opstelling resulteren in een resonantieverschuiving. Bovendien werd tijdens de kalibratiefase ongewenste ruis waargenomen, wat leidde tot discrepanties tussen de numerieke en gemeten resultaten. Afgezien van deze problemen presteert het voorgestelde prototype van de MM-array echter goed vanwege de sterke correlatie tussen simulatie en experiment, waardoor het zeer geschikt is voor draadloze 5G-communicatietoepassingen onder de 6 GHz.
(a) Eenheidscelgeometrie (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 de MM-meetopstelling.
(a) Simulatie en verificatie van de verstrooiingsparametercurven van het metamateriaal-prototype. (b) Diëlektrische constante curve van een MM-eenheidscel.
Relevante effectieve parameters zoals effectieve diëlektrische constante, magnetische permeabiliteit en brekingsindex werden bestudeerd met behulp van ingebouwde naverwerkingstechnieken van de CST elektromagnetische simulator om het gedrag van de MM-eenheidscel verder te analyseren. De effectieve MM-parameters worden verkregen uit de verstrooiingsparameters met behulp van een robuuste reconstructiemethode. De volgende transmissie- en reflectiecoëfficiëntvergelijkingen: (3) en (4) kunnen worden gebruikt om de brekingsindex en impedantie te bepalen (zie 40).
De reële en denkbeeldige delen van de operator worden respectievelijk weergegeven door (.)' en (.)', en de gehele waarde m komt overeen met de werkelijke brekingsindex. De diëlektrische constante en permeabiliteit worden bepaald door de formules \(\varepsilon { } = { }n/z,\) en \(\mu = nz\), die respectievelijk gebaseerd zijn op impedantie en brekingsindex. De effectieve diëlektrische constante curve van de MM-structuur wordt getoond in figuur 5b. Bij de resonantiefrequentie is de effectieve diëlektrische constante negatief. Figuren 6a,b tonen de geëxtraheerde waarden van effectieve permeabiliteit (μ) en effectieve brekingsindex (n) van de voorgestelde eenheidscel. Met name vertonen de geëxtraheerde permeabiliteiten positieve reële waarden dichtbij nul, wat de epsilon-negatieve (ENG) eigenschappen van de voorgestelde MM-structuur bevestigt. Bovendien is, zoals weergegeven in figuur 6a, de resonantie bij een permeabiliteit dichtbij nul sterk gerelateerd aan de resonantiefrequentie. De ontwikkelde eenheidscel heeft een negatieve brekingsindex (Fig. 6b), wat betekent dat de voorgestelde MM kan worden gebruikt om de antenneprestaties te verbeteren .
Het ontwikkelde prototype van een enkele breedbandantenne werd vervaardigd om het voorgestelde ontwerp experimenteel te testen. Figuren 7a,b tonen afbeeldingen van het voorgestelde prototype van een enkele antenne, de structurele onderdelen ervan en de nabije veldmeetopstelling (SATIMO). Om de prestaties van de antenne te verbeteren, wordt het ontwikkelde metasurface in lagen onder de antenne geplaatst, zoals weergegeven in figuur 8a, met hoogte h. Een enkel dubbellaags metasurface van 40 mm x 40 mm werd met intervallen van 12 mm op de achterkant van de enkele antenne aangebracht. Daarnaast is aan de achterzijde van de enkele antenne op een afstand van 12 mm een metasurface met een backplane geplaatst. Na het aanbrengen van het metasurface vertoont de enkele antenne een significante prestatieverbetering, zoals weergegeven in figuren 1 en 2. Figuren 8 en 9. Figuur 8b toont de gesimuleerde en gemeten reflectiegrafieken voor de enkele antenne zonder en met metasurfaces. Het is vermeldenswaard dat de dekkingsband van een antenne met een metasurface sterk lijkt op de dekkingsband van een antenne zonder metasurface. Figuren 9a,b tonen een vergelijking van de gesimuleerde en waargenomen versterking van een enkele antenne en de algehele efficiëntie zonder en met MS in het bedrijfsspectrum. Het is te zien dat, vergeleken met de niet-metasurface-antenne, de versterking van de metasurface-antenne aanzienlijk is verbeterd, oplopend van 5,15 dBi naar 8 dBi. De versterking van het enkellaagse metasurface, de dubbellaagse metasurface en de enkele antenne met backplane-metasurface nam toe met respectievelijk 6 dBi, 6,9 dBi en 8 dBi. Vergeleken met andere metasurfaces (enkellaags en dubbellaags MC's) is de versterking van een enkele metasurface-antenne met een koperen achtervlak maximaal 8 dBi. In dit geval fungeert het metasurface als een reflector, waardoor de tegenstraling van de antenne wordt verminderd en de elektromagnetische golven in fase worden gemanipuleerd, waardoor de stralingsefficiëntie van de antenne en daarmee de versterking wordt vergroot. Een onderzoek naar de algehele efficiëntie van een enkele antenne zonder en met metasurfaces wordt getoond in figuur 9b. Het is vermeldenswaard dat de efficiëntie van een antenne met en zonder metasurface vrijwel hetzelfde is. In het lagere frequentiebereik neemt de antenne-efficiëntie iets af. De experimentele en gesimuleerde winst- en efficiëntiecurven komen goed overeen. Er zijn echter kleine verschillen tussen de gesimuleerde en geteste resultaten als gevolg van fabricagefouten, meettoleranties, verlies van SMA-poortverbinding en draadverlies. Bovendien bevinden de antenne en de MS-reflector zich tussen de nylon afstandhouders, wat een ander probleem is dat de waargenomen resultaten beïnvloedt in vergelijking met de simulatieresultaten.
Figuur (a) toont de voltooide enkele antenne en de bijbehorende componenten. (b) Meetopstelling in het nabije veld (SATIMO).
(a) Antenne-excitatie met behulp van metasurface-reflectoren (CST STUDIO SUITE 2019). (b) Gesimuleerde en experimentele reflecties van een enkele antenne zonder en met MS.
Simulatie- en meetresultaten van (a) de bereikte versterking en (b) de algehele efficiëntie van de voorgestelde metasurface-effectantenne.
Straalpatroonanalyse met behulp van MS. Near-field-metingen met één antenne werden uitgevoerd in de SATIMO Near-Field Experimental Environment van het UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory. Figuren 10a, b tonen de gesimuleerde en waargenomen stralingspatronen in het E-vlak en het H-vlak op 5,5 GHz voor de voorgestelde enkele antenne met en zonder MS. De ontwikkelde enkele antenne (zonder MS) zorgt voor een consistent bidirectioneel stralingspatroon met zijlobwaarden. Na toepassing van de voorgestelde MS-reflector levert de antenne een unidirectioneel stralingspatroon en vermindert het niveau van de achterlobben, zoals weergegeven in figuren 10a, b. Het is vermeldenswaard dat het voorgestelde stralingspatroon met een enkele antenne stabieler en unidirectioneel is met zeer lage achter- en zijlobben bij gebruik van een metasurface met een koperen achterplaat. De voorgestelde MM-arrayreflector verkleint de achter- en zijlobben van de antenne en verbetert tegelijkertijd de stralingsprestaties door de stroom in unidirectionele richtingen te richten (figuur 10a, b), waardoor de versterking en richtingsgevoeligheid toenemen. Er werd waargenomen dat het experimentele stralingspatroon bijna vergelijkbaar was met dat van de CST-simulaties, maar enigszins varieerde als gevolg van een verkeerde uitlijning van de verschillende geassembleerde componenten, meettoleranties en kabelverliezen. Bovendien werd er een nylon afstandsstuk tussen de antenne en de MS-reflector geplaatst, wat een ander probleem is dat de waargenomen resultaten beïnvloedt in vergelijking met de numerieke resultaten.
Het stralingspatroon van de ontwikkelde enkele antenne (zonder MS en met MS) op een frequentie van 5,5 GHz werd gesimuleerd en getest.
De voorgestelde MIMO-antennegeometrie wordt getoond in figuur 11 en omvat vier afzonderlijke antennes. De vier componenten van de MIMO-antenne zijn orthogonaal ten opzichte van elkaar gerangschikt op een substraat met afmetingen 80 × 80 × 1,575 mm, zoals weergegeven in figuur 11. De ontworpen MIMO-antenne heeft een afstand tussen de elementen van 22 mm, wat kleiner is dan de dichtstbijzijnde corresponderende afstand tussen de elementen van de antenne. MIMO-antenne ontwikkeld. Bovendien bevindt een deel van het grondvlak zich op dezelfde manier als een enkele antenne. De reflectiewaarden van de MIMO-antennes (S11, S22, S33 en S44), weergegeven in figuur 12a, vertonen hetzelfde gedrag als een antenne met één element die resoneert in de 3,2-7,6 GHz-band. Daarom is de impedantiebandbreedte van een MIMO-antenne precies hetzelfde als die van een enkele antenne. Het koppelingseffect tussen MIMO-componenten is de belangrijkste reden voor het kleine bandbreedteverlies van MIMO-antennes. Figuur 12b toont het effect van interconnectie op MIMO-componenten, waarbij de optimale isolatie tussen MIMO-componenten werd bepaald. De isolatie tussen antennes 1 en 2 is het laagst met ongeveer -13,6 dB, en de isolatie tussen antennes 1 en 4 is het hoogst met ongeveer -30,4 dB. Vanwege het kleine formaat en de grotere bandbreedte heeft deze MIMO-antenne een lagere versterking en een lagere doorvoer. De isolatie is laag, dus er zijn meer wapening en isolatie nodig;
Ontwerpmechanisme van de voorgestelde MIMO-antenne (a) bovenaanzicht en (b) grondvlak. (CST Studiosuite 2019).
De geometrische opstelling en excitatiemethode van de voorgestelde metasurface MIMO-antenne worden getoond in figuur 13a. Een matrix van 10x10 mm met afmetingen van 80x80x1,575 mm is ontworpen voor de achterkant van een 12 mm hoge MIMO-antenne, zoals weergegeven in figuur 13a. Bovendien zijn metasurfaces met koperen backplanes bedoeld voor gebruik in MIMO-antennes om hun prestaties te verbeteren. De afstand tussen het metasurface en de MIMO-antenne is van cruciaal belang om een hoge versterking te bereiken en tegelijkertijd constructieve interferentie mogelijk te maken tussen de golven die door de antenne worden gegenereerd en de golven die door het metasurface worden gereflecteerd. Uitgebreide modellering werd uitgevoerd om de hoogte tussen de antenne en het metasurface te optimaliseren, terwijl de kwartgolfstandaarden behouden bleven voor maximale versterking en isolatie tussen MIMO-elementen. De significante verbeteringen in de MIMO-antenneprestaties die worden bereikt door het gebruik van metasurfaces met backplanes in vergelijking met metasurfaces zonder backplanes zullen in de volgende hoofdstukken worden gedemonstreerd.
(a) CST-simulatie-opstelling van de voorgestelde MIMO-antenne met behulp van MS (CST STUDIO SUITE 2019), (b) Reflectiecurven van het ontwikkelde MIMO-systeem zonder MS en met MS.
De reflecties van MIMO-antennes met en zonder metasurfaces worden getoond in figuur 13b, waar S11 en S44 worden weergegeven vanwege het vrijwel identieke gedrag van alle antennes in het MIMO-systeem. Het is vermeldenswaard dat de impedantiebandbreedte van -10 dB van een MIMO-antenne zonder en met een enkel metasurface vrijwel hetzelfde is. Daarentegen wordt de impedantiebandbreedte van de voorgestelde MIMO-antenne verbeterd door dubbellaags MS en backplane MS. Het is vermeldenswaard dat de MIMO-antenne zonder MS een fractionele bandbreedte biedt van 81,5% (3,2-7,6 GHz) ten opzichte van de middenfrequentie. Door de MS met de backplane te integreren, wordt de impedantiebandbreedte van de voorgestelde MIMO-antenne vergroot tot 86,3% (3,08–7,75 GHz). Hoewel dual-layer MS de doorvoer verhoogt, is de verbetering minder dan die van MS met een koperen backplane. Bovendien vergroot een dubbellaags MC de grootte van de antenne, verhoogt de kosten ervan en beperkt het bereik ervan. De ontworpen MIMO-antenne en metasurface-reflector zijn vervaardigd en geverifieerd om de simulatieresultaten te valideren en de daadwerkelijke prestaties te evalueren. Figuur 14a toont de gefabriceerde MS-laag en MIMO-antenne met verschillende gemonteerde componenten, terwijl figuur 14b een foto toont van het ontwikkelde MIMO-systeem. De MIMO-antenne wordt bovenop het metasurface gemonteerd met behulp van vier nylon afstandhouders, zoals weergegeven in figuur 14b. Figuur 15a toont een momentopname van de experimentele opstelling in het nabije veld van het ontwikkelde MIMO-antennesysteem. Een PNA-netwerkanalysator (Agilent Technologies PNA N5227A) werd gebruikt om verstrooiingsparameters te schatten en om emissiekarakteristieken in het nabije veld te evalueren en karakteriseren in het UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory.
(a) Foto's van SATIMO-metingen in het nabije veld (b) Gesimuleerde en experimentele curven van S11 MIMO-antenne met en zonder MS.
Deze sectie presenteert een vergelijkende studie van de gesimuleerde en waargenomen S-parameters van de voorgestelde 5G MIMO-antenne. Figuur 15b toont de experimentele reflectiegrafiek van de geïntegreerde MIMO MS-antenne met 4 elementen en vergelijkt deze met de CST-simulatieresultaten. De experimentele reflecties bleken hetzelfde te zijn als de CST-berekeningen, maar waren enigszins verschillend als gevolg van fabricagefouten en experimentele toleranties. Bovendien dekt de waargenomen reflectie van het voorgestelde MS-gebaseerde MIMO-prototype het 5G-spectrum onder de 6 GHz met een impedantiebandbreedte van 4,8 GHz, wat betekent dat 5G-toepassingen mogelijk zijn. De gemeten resonantiefrequentie, bandbreedte en amplitude verschillen echter enigszins van de CST-simulatieresultaten. Fabricagefouten, coax-naar-SMA-koppelingsverliezen en meetopstellingen buiten kunnen verschillen veroorzaken tussen gemeten en gesimuleerde resultaten. Ondanks deze tekortkomingen presteert de voorgestelde MIMO echter goed en biedt een sterke overeenkomst tussen simulaties en metingen, waardoor deze zeer geschikt is voor draadloze 5G-toepassingen onder de 6 GHz.
De gesimuleerde en waargenomen MIMO-antenneversterkingscurven worden getoond in figuren 2 en 2. Zoals weergegeven in respectievelijk figuren 16a,b en 17a,b, wordt de onderlinge interactie van MIMO-componenten getoond. Wanneer metasurfaces worden toegepast op MIMO-antennes, wordt de isolatie tussen MIMO-antennes aanzienlijk verbeterd. De isolatiegrafieken tussen aangrenzende antenne-elementen S12, S14, S23 en S34 tonen soortgelijke curven, terwijl de diagonale MIMO-antennes S13 en S42 een vergelijkbare hoge isolatie vertonen vanwege de grotere afstand daartussen. De gesimuleerde transmissiekarakteristieken van aangrenzende antennes worden getoond in figuur 16a. Het is vermeldenswaard dat in het 5G-werkspectrum onder 6 GHz de minimale isolatie van een MIMO-antenne zonder metasurface -13,6 dB bedraagt, en voor een metasurface met een backplane – 15,5 dB. De versterkingsgrafiek (Figuur 16a) laat zien dat het metasurface van het achtervlak de isolatie tussen MIMO-antenne-elementen aanzienlijk verbetert in vergelijking met enkel- en dubbellaagse metasurfaces. Op aangrenzende antenne-elementen bieden enkel- en dubbellaagse metasurfaces een minimale isolatie van ongeveer -13,68 dB en -14,78 dB, en het koperen backplane-metasurface biedt ongeveer -15,5 dB.
Gesimuleerde isolatiecurven van MIMO-elementen zonder MS-laag en met MS-laag: (a) S12, S14, S34 en S32 en (b) S13 en S24.
Experimentele versterkingscurven van de voorgestelde MS-gebaseerde MIMO-antennes zonder en met: (a) S12, S14, S34 en S32 en (b) S13 en S24.
De diagonale MIMO-antenneversterkingsgrafieken voor en na het toevoegen van de MS-laag worden weergegeven in figuur 16b. Het is vermeldenswaard dat de minimale isolatie tussen diagonale antennes zonder metasurface (antennes 1 en 3) – 15,6 dB bedraagt over het gehele bedrijfsspectrum, en een metasurface met een backplane – 18 dB. De metasurface-benadering vermindert de koppelingseffecten tussen diagonale MIMO-antennes aanzienlijk. De maximale isolatie voor een enkellaags metasoppervlak bedraagt -37 dB, terwijl deze waarde voor een dubbellaags metasoppervlak daalt tot -47 dB. De maximale isolatie van het metasurface met een koperen achterplaat is −36,2 dB, die afneemt naarmate het frequentiebereik toeneemt. Vergeleken met enkel- en dubbellaagse metasurfaces zonder backplane, bieden metasurfaces met een backplane superieure isolatie over het gehele vereiste werkfrequentiebereik, vooral in het 5G-bereik onder 6 GHz, zoals weergegeven in figuren 16a, b. In de meest populaire en meest gebruikte 5G-band onder 6 GHz (3,5 GHz) hebben enkel- en dubbellaagse metasurfaces een lagere isolatie tussen MIMO-componenten dan metasurfaces met koperen backplanes (bijna geen MS) (zie figuur 16a), b) . De versterkingsmetingen worden getoond in figuren 17a, b, waarin de isolatie wordt getoond van respectievelijk aangrenzende antennes (S12, S14, S34 en S32) en diagonale antennes (S24 en S13). Zoals uit deze figuren blijkt (Fig. 17a, b), komt de experimentele isolatie tussen MIMO-componenten goed overeen met de gesimuleerde isolatie. Al zijn er kleine verschillen tussen de gesimuleerde en gemeten CST-waarden als gevolg van fabricagefouten, SMA-poortverbindingen en draadverliezen. Bovendien bevinden de antenne en de MS-reflector zich tussen de nylon afstandhouders, wat een ander probleem is dat de waargenomen resultaten beïnvloedt in vergelijking met de simulatieresultaten.
bestudeerde de oppervlaktestroomverdeling op 5,5 GHz om de rol van metasurfaces bij het verminderen van onderlinge koppeling door onderdrukking van oppervlaktegolven te rationaliseren. De oppervlaktestroomverdeling van de voorgestelde MIMO-antenne wordt getoond in figuur 18, waarbij antenne 1 wordt aangedreven en de rest van de antenne wordt afgesloten met een belasting van 50 ohm. Wanneer antenne 1 wordt bekrachtigd, zullen er bij afwezigheid van een metasurface aanzienlijke onderlinge koppelstromen optreden bij aangrenzende antennes op 5,5 GHz, zoals weergegeven in figuur 18a. Integendeel, door het gebruik van metasurfaces, zoals weergegeven in figuur 18b – d, wordt de isolatie tussen aangrenzende antennes verbeterd. Opgemerkt moet worden dat het effect van de onderlinge koppeling van aangrenzende velden kan worden geminimaliseerd door de koppelstroom in antiparallelle richtingen langs de MS-laag naar aangrenzende ringen van eenheidscellen en aangrenzende MS-eenheidscellen te verspreiden. Het injecteren van stroom van gedistribueerde antennes naar MS-eenheden is een belangrijke methode om de isolatie tussen MIMO-componenten te verbeteren. Hierdoor wordt de koppelstroom tussen MIMO-componenten sterk verminderd en wordt ook de isolatie sterk verbeterd. Omdat het koppelveld wijd verspreid is in het element, isoleert het metasoppervlak van het koperen achtervlak de MIMO-antenneconstructie aanzienlijk meer dan enkel- en dubbellaagse metasoppervlakken (Figuur 18d). Bovendien heeft de ontwikkelde MIMO-antenne een zeer lage terug- en zijwaartse voortplanting, waardoor een unidirectioneel stralingspatroon wordt geproduceerd, waardoor de versterking van de voorgestelde MIMO-antenne wordt vergroot.
Oppervlaktestroompatronen van de voorgestelde MIMO-antenne op 5,5 GHz (a) zonder MC, (b) enkellaags MC, (c) dubbellaags MC en (d) enkellaags MC met koperen achterplaat. (CST Studiosuite 2019).
Binnen de werkfrequentie toont figuur 19a de gesimuleerde en waargenomen winsten van de ontworpen MIMO-antenne zonder en met metasurfaces. De gesimuleerde bereikte versterking van de MIMO-antenne zonder metasurface is 5,4 dBi, zoals weergegeven in figuur 19a. Door het onderlinge koppelingseffect tussen MIMO-componenten bereikt de voorgestelde MIMO-antenne feitelijk een 0,25 dBi hogere versterking dan een enkele antenne. De toevoeging van metasurfaces kan aanzienlijke winsten en isolatie tussen MIMO-componenten opleveren. De voorgestelde metasurface MIMO-antenne kan dus een hoge gerealiseerde versterking bereiken van maximaal 8,3 dBi. Zoals weergegeven in figuur 19a, neemt de versterking toe met 1,4 dBi als een enkel metasurface wordt gebruikt aan de achterkant van de MIMO-antenne. Wanneer het metasurface wordt verdubbeld, neemt de versterking toe met 2,1 dBi, zoals weergegeven in figuur 19a. De verwachte maximale winst van 8,3 dBi wordt echter bereikt bij gebruik van het metasurface met een koperen backplane. Met name is de maximaal behaalde versterking voor de enkellaagse en dubbellaagse metasurfaces respectievelijk 6,8 dBi en 7,5 dBi, terwijl de maximaal behaalde versterking voor de onderlaag metasurface 8,3 dBi is. De metasurface-laag aan de achterkant van de antenne fungeert als een reflector, reflecteert de straling van de achterkant van de antenne en verbetert de voor-naar-achter (F/B) verhouding van de ontworpen MIMO-antenne. Bovendien manipuleert de MS-reflector met hoge impedantie elektromagnetische golven in fase, waardoor extra resonantie ontstaat en de stralingsprestaties van de voorgestelde MIMO-antenne worden verbeterd. De MS-reflector die achter de MIMO-antenne is geïnstalleerd, kan de behaalde winst aanzienlijk vergroten, wat wordt bevestigd door experimentele resultaten. De waargenomen en gesimuleerde versterkingen van het ontwikkelde prototype van de MIMO-antenne zijn vrijwel hetzelfde, maar bij sommige frequenties is de gemeten versterking hoger dan de gesimuleerde versterking, vooral voor MIMO zonder MS; Deze variaties in experimentele winst zijn te wijten aan meettoleranties van de nylon pads, kabelverliezen en koppeling in het antennesysteem. De piekgemeten versterking van de MIMO-antenne zonder het metasurface is 5,8 dBi, terwijl het metasurface met een koperen backplane 8,5 dBi is. Het is vermeldenswaard dat het voorgestelde complete 4-poorts MIMO-antennesysteem met MS-reflector een hoge versterking vertoont onder experimentele en numerieke omstandigheden.
Simulatie- en experimentele resultaten van (a) de behaalde winst en (b) de algehele prestaties van de voorgestelde MIMO-antenne met metasurface-effect.
Figuur 19b toont de algehele prestaties van het voorgestelde MIMO-systeem zonder en met metasurface-reflectoren. In figuur 19b was de laagste efficiëntie bij gebruik van MS met backplane ruim 73% (tot 84%). De algehele efficiëntie van de ontwikkelde MIMO-antennes zonder MC en met MC is vrijwel hetzelfde met kleine verschillen ten opzichte van de gesimuleerde waarden. De redenen hiervoor zijn meettoleranties en het gebruik van afstandhouders tussen de antenne en de MS-reflector. De gemeten behaalde winst en algehele efficiëntie over de gehele frequentie zijn vrijwel gelijk aan de simulatieresultaten, wat aangeeft dat de prestaties van het voorgestelde MIMO-prototype zijn zoals verwacht en dat de aanbevolen MS-gebaseerde MIMO-antenne geschikt is voor 5G-communicatie. Als gevolg van fouten in experimentele onderzoeken bestaan er verschillen tussen de algemene resultaten van laboratoriumexperimenten en de resultaten van simulaties. De prestaties van het voorgestelde prototype worden beïnvloed door een impedantie-mismatch tussen de antenne en de SMA-connector, verliezen door coaxiale kabelverbindingen, soldeereffecten en de nabijheid van verschillende elektronische apparaten tot de experimentele opstelling.
Figuur 20 beschrijft de voortgang van het ontwerp en de optimalisatie van de genoemde antenne in de vorm van een blokdiagram. Dit blokdiagram geeft een stapsgewijze beschrijving van de voorgestelde ontwerpprincipes van de MIMO-antenne, evenals de parameters die een sleutelrol spelen bij het optimaliseren van de antenne om de vereiste hoge versterking en hoge isolatie over een brede werkfrequentie te bereiken.
De MIMO-antennemetingen in het nabije veld werden gemeten in de SATIMO Near-Field Experimental Environment in het UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory. Figuren 21a,b tonen de gesimuleerde en waargenomen stralingspatronen in het E-vlak en het H-vlak van de geclaimde MIMO-antenne met en zonder MS bij een werkfrequentie van 5,5 GHz. In het werkfrequentiebereik van 5,5 GHz biedt de ontwikkelde niet-MS MIMO-antenne een consistent bidirectioneel stralingspatroon met zijlobwaarden. Na het aanbrengen van de MS-reflector zorgt de antenne voor een unidirectioneel stralingspatroon en vermindert het niveau van de achterlobben, zoals weergegeven in figuren 21a, b. Het is vermeldenswaard dat door het gebruik van een metasurface met een koperen achtervlak het voorgestelde MIMO-antennepatroon stabieler en unidirectioneel is dan zonder MS, met zeer lage achter- en zijlobben. De voorgestelde MM-arrayreflector verkleint de achter- en zijlobben van de antenne en verbetert ook de stralingskarakteristieken door de stroom in een unidirectionele richting te richten (Fig. 21a, b), waardoor de versterking en richtingsgevoeligheid toenemen. Het gemeten stralingspatroon werd verkregen voor poort 1 met een belasting van 50 ohm aangesloten op de overige poorten. Er werd waargenomen dat het experimentele stralingspatroon vrijwel identiek was aan dat gesimuleerd door CST, hoewel er enkele afwijkingen waren als gevolg van verkeerde uitlijning van componenten, reflecties van terminalpoorten en verliezen in kabelverbindingen. Bovendien werd er een nylon afstandsstuk tussen de antenne en de MS-reflector geplaatst, wat een ander probleem is dat de waargenomen resultaten beïnvloedt in vergelijking met de voorspelde resultaten.
Het stralingspatroon van de ontwikkelde MIMO-antenne (zonder MS en met MS) op een frequentie van 5,5 GHz werd gesimuleerd en getest.
Het is belangrijk op te merken dat poortisolatie en de bijbehorende kenmerken essentieel zijn bij het evalueren van de prestaties van MIMO-systemen. De diversiteitsprestaties van het voorgestelde MIMO-systeem, inclusief envelopcorrelatiecoëfficiënt (ECC) en diversiteitsversterking (DG), worden onderzocht om de robuustheid van het ontworpen MIMO-antennesysteem te illustreren. De ECC en DG van een MIMO-antenne kunnen worden gebruikt om de prestaties ervan te evalueren, aangezien dit belangrijke aspecten zijn van de prestaties van een MIMO-systeem. In de volgende paragrafen worden deze kenmerken van de voorgestelde MIMO-antenne gedetailleerd beschreven.
Envelopcorrelatiecoëfficiënt (ECC). Bij het overwegen van een MIMO-systeem bepaalt ECC de mate waarin de samenstellende elementen met elkaar correleren wat betreft hun specifieke eigenschappen. ECC demonstreert dus de mate van kanaalisolatie in een draadloos communicatienetwerk. De ECC (envelope correlatiecoëfficiënt) van het ontwikkelde MIMO-systeem kan worden bepaald op basis van S-parameters en far-field-emissie. Van vgl. (7) en (8) de ECC van de voorgestelde MIMO-antenne 31 kan worden bepaald.
De reflectiecoëfficiënt wordt weergegeven door Sii en Sij vertegenwoordigt de transmissiecoëfficiënt. De driedimensionale stralingspatronen van de j-de en i-de antennes worden gegeven door de uitdrukkingen \(\vec{R}_{j} \left( {\theta,\varphi } \right)\) en \( \vec {{R_{ i } }} Ruimtehoek weergegeven door \left( {\theta ,\varphi } \right)\) en \({\Omega }\). De ECC-curve van de voorgestelde antenne wordt weergegeven in figuur 22a en de waarde ervan is minder dan 0,004, wat ruim onder de aanvaardbare waarde van 0,5 is voor een draadloos systeem. Daarom betekent de lagere ECC-waarde dat het voorgestelde 4-poorts MIMO-systeem superieure diversiteit biedt43.
Diversity Gain (DG) DG is een andere prestatiemaatstaf van het MIMO-systeem die beschrijft hoe het diversiteitsschema het uitgestraalde vermogen beïnvloedt. Relatie (9) bepaalt de DG van het MIMO-antennesysteem dat wordt ontwikkeld, zoals beschreven in 31.
Figuur 22b toont het DG-diagram van het voorgestelde MIMO-systeem, waarbij de DG-waarde zeer dicht bij 10 dB ligt. De DG-waarden van alle antennes van het ontworpen MIMO-systeem overschrijden de 9,98 dB.
Tabel 1 vergelijkt de voorgestelde metasurface MIMO-antenne met recent ontwikkelde vergelijkbare MIMO-systemen. Bij de vergelijking wordt rekening gehouden met verschillende prestatieparameters, waaronder bandbreedte, versterking, maximale isolatie, algehele efficiëntie en diversiteitsprestaties. Onderzoekers hebben in 5, 44, 45, 46, 47 verschillende prototypes van MIMO-antennes gepresenteerd met versterkings- en isolatieverbeteringstechnieken. Vergeleken met eerder gepubliceerde werken presteert het voorgestelde MIMO-systeem met metasurface-reflectoren beter dan deze in termen van bandbreedte, versterking en isolatie. Bovendien vertoont het ontwikkelde MIMO-systeem, vergeleken met vergelijkbare gerapporteerde antennes, superieure diversiteitsprestaties en algehele efficiëntie bij een kleiner formaat. Hoewel de antennes die in paragraaf 5.46 worden beschreven een hogere isolatie hebben dan de door ons voorgestelde antennes, hebben deze antennes te kampen met grote afmetingen, lage versterking, smalle bandbreedte en slechte MIMO-prestaties. De in 45 voorgestelde MIMO-antenne met 4 poorten vertoont een hoge versterking en efficiëntie, maar het ontwerp heeft een lage isolatie, grote afmetingen en slechte diversiteitsprestaties. Aan de andere kant heeft het in 47 voorgestelde kleine antennesysteem een zeer lage versterking en operationele bandbreedte, terwijl ons voorgestelde MS-gebaseerde 4-poorts MIMO-systeem een klein formaat, hoge versterking, hoge isolatie en MIMO met betere prestaties vertoont. De voorgestelde metasurface MIMO-antenne kan dus een belangrijke concurrent worden voor sub-6 GHz 5G-communicatiesystemen.
Er wordt een metasurface-reflectorgebaseerde breedband MIMO-antenne met vier poorten met hoge versterking en isolatie voorgesteld om 5G-toepassingen onder 6 GHz te ondersteunen. De microstriplijn voedt een vierkant straalgedeelte, dat wordt afgekapt door een vierkant op de diagonale hoeken. De voorgestelde MS en antenne-emitter zijn geïmplementeerd op substraatmaterialen vergelijkbaar met Rogers RT5880 om uitstekende prestaties te bereiken in snelle 5G-communicatiesystemen. De MIMO-antenne heeft een groot bereik en een hoge versterking, en biedt geluidsisolatie tussen MIMO-componenten en uitstekende efficiëntie. De ontwikkelde enkele antenne heeft miniatuurafmetingen van 0,58?0,58?0,02? met een 5x5 metasurface-array, biedt een brede bandbreedte van 4,56 GHz, een piekversterking van 8 dBi en een superieure gemeten efficiëntie. De voorgestelde MIMO-antenne met vier poorten (2 x 2 array) is ontworpen door elke voorgestelde afzonderlijke antenne orthogonaal uit te lijnen met een andere antenne met afmetingen van 1,05λ x 1,05λ x 0,02λ. Het wordt aanbevolen om een 10x10 MM-array onder een 12 mm hoge MIMO-antenne te monteren, wat de tegenstraling kan verminderen en de onderlinge koppeling tussen MIMO-componenten kan verminderen, waardoor de versterking en isolatie worden verbeterd. Experimentele en simulatieresultaten laten zien dat het ontwikkelde MIMO-prototype kan werken in een breed frequentiebereik van 3,08–7,75 GHz, en het 5G-spectrum onder de 6 GHz bestrijkt. Bovendien verbetert de voorgestelde MS-gebaseerde MIMO-antenne de versterking met 2,9 dBi, waardoor een maximale versterking van 8,3 dBi wordt bereikt, en biedt uitstekende isolatie (>15,5 dB) tussen MIMO-componenten, wat de bijdrage van MS valideert. Bovendien heeft de voorgestelde MIMO-antenne een hoog gemiddeld totaalrendement van 82% en een lage afstand tussen de elementen van 22 mm. De antenne vertoont uitstekende MIMO-diversiteitsprestaties, waaronder een zeer hoge DG (meer dan 9,98 dB), een zeer lage ECC (minder dan 0,004) en een unidirectioneel stralingspatroon. De meetresultaten lijken sterk op de simulatieresultaten. Deze kenmerken bevestigen dat het ontwikkelde MIMO-antennesysteem met vier poorten een haalbare keuze kan zijn voor 5G-communicatiesystemen in het frequentiebereik onder de 6 GHz.
Cowin kan een 400-6000 MHz breedband PCB-antenne leveren en ondersteuning bieden bij het ontwerpen van een nieuwe antenne volgens uw vereisten. Neem gerust contact met ons op als u een verzoek heeft.
Posttijd: 10 oktober 2024