Isticmaalka metasurfaces si loo hagaajiyo faa'iidada iyo go'doominta anteenooyinka PCB-ga ballaaran ee nidaamyada isgaarsiinta 5G-6 GHz

Shaqadani waxay soo jeedinaysaa anteeno ballaaran oo isku dhafan oo isku dhafan oo isku dhafan wax-soo-gal badan (MIMO) metasurface (MS) nidaamyada isgaarsiinta wireless-ka ee jiilka shanaad ee 6 GHz (5G). Waxa ugu cusub ee muuqda ee nidaamka MIMO ee la soo jeediyay ayaa ah xajmigeeda balaadhan ee shaqaynta, faa'idada sare, nadiifinta qaybaha yar yar, iyo go'doominta wanaagsan ee qaybaha MIMO. Barta ka soo ifbaxda anteenada ayaa loo gooyay si barbardhac ah, qayb ahaan dhulka la dhigay, metasurfaces ayaa loo isticmaalaa si loo hagaajiyo waxqabadka anteenada. Nashqada la soo jeediyay ee isku-dhafan ee anteenada MS kaliya waxay leedahay cabbir yar oo 0.58λ × 0.58λ × 0.02λ. Natiijooyinka jilitaanka iyo cabbiraadda waxay muujinayaan waxqabadka ballaaran ee 3.11 GHz ilaa 7.67 GHz, oo ay ku jirto faa'iidada ugu sareysa ee la gaaro 8 dBi. Nidaamka MIMO ee afarta qaybood ah waxaa loogu talagalay in anteeno kastaa ay midba midka kale ka dhigto mid toosan iyadoo la ilaalinayo cabbirka is haysta iyo waxqabadka ballaaran ee 3.2 ilaa 7.6 GHz. Nashqada MIMO ee la soo jeediyay waxa lagu nashqadeeyay oo lagu been abuurtay Rogers RT5880 substrate leh khasaare hoose iyo cabbirro yar oo 1.05 ah? 1.05? 0.02?, iyo waxqabadkeeda waxaa lagu qiimeeyaa iyadoo la isticmaalayo afar geesaha la soo jeediyay Qalabka aasaasiga ah waa isku mid. Dusha sare ee diyaaradda dhabarka ee la soo jeediyay waxay si weyn u yaraynaysaa shucaaca dambe ee anteenada waxayna wax ka qabataa meelaha korantada, si ay u wanaajiso xajmigeeda, faa'iidada, iyo go'doominta qaybaha MIMO. Marka la barbar dhigo anteenooyinka MIMO ee jira, anteenooyinka 4-dekedood ee MIMO ee la soo jeediyay waxay ku gaadhaan faa'iido sare oo ah 8.3 dBi iyadoo celcelis ahaan waxtarka guud ah ilaa 82% ee 5G sub-6 GHz band oo ay si wanaagsan ula heshiiyaan natiijooyinka la cabbiray. Intaa waxaa dheer, anteenada MIMO ee la horumariyay waxay soo bandhigtay waxqabad aad u wanaagsan marka loo eego isku xirnaanta baqshadda (ECC) ee ka yar 0.004, faa'iidada kala duwanaanta (DG) ee ku saabsan 10 dB (> 9.98 dB) iyo go'doomin sare oo u dhexeeya qaybaha MIMO (> 15.5 dB). sifooyinka. Markaa, anteenada MIMO ee ku salaysan MS-ku-salaysan waxay xaqiijinaysaa ku-dhaqanka shabakadaha isgaadhsiinta ee-6 GHz-hoosaadka 5G.
Tiknoolajiyada 5G waa horumar cajiib ah oo laga sameeyay isgaadhsiinta bilaa-waayirka ah kaas oo awood u siin doona shabakado dhakhso badan oo aamin ah balaayiin aalado ah oo ku xidhan, siin doona khibrad isticmaale latency “eber” (latency in ka yar 1 millise seconds), soona bandhigto tignoolajiyada cusub, oo ay ku jiraan elektiroonigga. Daryeelka caafimaadka, waxbarashada garaadka. , Magaalooyinka smart, guryaha smart, xaqiiqada dhabta ah (VR), warshadaha smart iyo internetka ee baabuurta (IoV) ayaa bedelaya nolosheena, bulshada iyo warshadaha1,2,3. Guddiga Isgaarsiinta Federaalka ee Mareykanka (FCC) wuxuu u qaybiyaa 5G spectrum afar qaybood oo soo noqnoqda4. Xadka soo noqnoqda ee ka hooseeya 6 GHz waa mid xiiso u leh cilmi-baarayaasha sababtoo ah waxay u oggolaaneysaa isgaarsiin fog oo leh qiime sare oo xog5,6. Qoondaynta spectrum-hoosaadka 6 GHz 5G ee isgaadhsiinta caalamiga ah ee 5G waxa lagu muujiyay Jaantuska 1, taas oo muujinaysa in dhammaan waddamadu ay ka fiirsanayaan sub-6 GHz spectrum ee isgaarsiinta 5G7,8. Anteenadu waa qayb muhiim ah oo ka mid ah shabakadaha 5G waxayna u baahan doonaan saldhig saldhig oo dheeraad ah iyo anteenooyinka isticmaalaha.
Anteenooyinka balastar Microstrip waxay leeyihiin faa'iidooyinka khafiifinta iyo qaab-dhismeedka siman, laakiin waxay ku xaddidan yihiin xajmiga iyo faa'iidada9,10, cilmi-baaris badan ayaa la sameeyay si loo kordhiyo faa'iidada iyo xajmiga anteenada; Sanadihii la soo dhaafay, metasurfaces (MS) ayaa si weyn loogu isticmaalay teknoolajiyada anteenada, gaar ahaan si loo hagaajiyo faa'iidada iyo wax soo saarka11,12, si kastaba ha ahaatee, anteenooyinkani waxay ku kooban yihiin hal deked; Tiknoolajiyada MIMO waa qayb muhiim ah oo ka mid ah isgaadhsiinta wireless-ka sababtoo ah waxay isticmaali kartaa anteenooyin badan si ay u gudbiyaan xogta, si ay u wanaajiso heerka xogta, hufnaanta muuqaalka, awoodda kanaalka, iyo isku halaynta13,14,15. Anteenooyinka MIMO waa musharrixiinta suurtagalka ah ee codsiyada 5G sababtoo ah waxay gudbin karaan oo ay ka heli karaan xogta kanaalo badan iyaga oo aan u baahnayn awood dheeraad ah16,17. Saamaynta wadajirka ah ee ka dhexeeya qaybaha MIMO waxay ku xiran tahay meesha ay ku yaalaan walxaha MIMO iyo faa'iidada anteenada MIMO, taas oo caqabad weyn ku ah cilmi-baarayaasha. Jaantusyada 18, 19, iyo 20 waxay muujinayaan anteenooyinkooda MIMO oo kala duwan oo ka hawlgala 5G sub-6 GHz band, dhamaantood waxay muujinayaan go'doomin iyo waxqabad MIMO oo wanaagsan. Si kastaba ha ahaatee, faa'iidada iyo hawlgalka bandwidth ee nidaamyadan la soo jeediyay waa hooseeyaa.
Metamaterials (MMs) waa maaddooyin cusub oo aan ka jirin dabeecadda waxayna maamuli karaan hirarka korantada, taas oo hagaajinaysa waxqabadka anteenooyinka21,22,23,24. MM hadda waxaa si weyn loogu isticmaalaa tiknoolajiyada anteenada si loo hagaajiyo qaabka shucaaca, bandwidth, helitaanka, iyo go'doominta u dhexeeya walxaha anteenada iyo nidaamyada isgaarsiinta wireless, sida looga hadlay 25, 26, 27, 28. 2029, nidaamka MIMO afar qaybood ah oo ku salaysan metasurface, kaas oo qaybta anteenada ay ku dhex jeexan tahay inta u dhaxaysa metasurface iyo dhulka iyada oo aan lahayn faraqa hawada, taas oo hagaajinaysa waxqabadka MIMO. Si kastaba ha ahaatee, nashqadani waxay leedahay cabbir ka weyn, soo noqnoqoshada hooseysa iyo qaabdhismeedka adag. Baadhitaanka korantada (EBG) iyo wareegga dhulka ayaa lagu daray anteenada MIMO ee 2-dekedood ee ballaadhan si loo hagaajiyo go'doominta qaybaha MIMO30. Anteenada naqshadeysan waxay leedahay waxqabad kala duwanaansho MIMO oo wanaagsan iyo go'doomin aad u wanaagsan oo u dhexeeya labada anteeno MIMO, laakiin adeegsiga laba qaybood oo MIMO ah, faa'iidada ayaa yaraan doonta. Intaa waxaa dheer, in31 waxay sidoo kale soo jeedisay anteeno ultra-wideband (UWB) ah oo laba-dekedood ah MIMO oo baadhay waxqabadkeeda MIMO iyadoo la adeegsanayo metamaterials. Inkasta oo anteenadani ay awood u leedahay hawlgalka UWB, faa'iidadeeda ayaa hooseysa, go'doominta labada anteenna waa mid liidata. Shaqada ku jirta32 waxay soo jeedinaysaa 2-deked MIMO ah oo adeegsada muraayadaha korantada ee bandgap (EBG) si loo kordhiyo faa'iidada. In kasta oo diyaarsanaanta anteenada la horumariyay ay leedahay faa'iido sare iyo waxqabadka kala duwanaanta MIMO ee wanaagsan, cabbirkeeda weyn ayaa adkeynaya in lagu dabaqo aaladaha isgaarsiinta jiilka xiga. Anteeno kale oo ballaadhan oo ku salaysan milicsi ayaa lagu sameeyay 33, halkaas oo muraayadaha lagu dhex daray anteenada oo leh farqi weyn oo 22 mm ah, oo muujinaya faa'iidada ugu sarreysa ee 4.87 dB. Warqadda 34 waxay u qaabaynaysaa anteenada MIMO afar-dekedood ee codsiyada mmWave, kaas oo lagu dhex daray lakabka MS si loo hagaajiyo go'doominta iyo helitaanka nidaamka MIMO. Si kastaba ha ahaatee, anteenadani waxay bixisaa faa'iido wanaagsan iyo go'doomin, laakiin waxay leedahay xajmi xaddidan iyo qalab farsamo oo liita sababtoo ah farqiga hawada weyn. Sidoo kale, 2015, saddex-labo, 4-deked bowtie-qaabeeya metasurface-metasurface-ku-dhafan MIMO ayaa loo sameeyay isgaarsiinta mmWave oo leh faa'iidada ugu badan ee 7.4 dBi. B36 MS waxaa loo isticmaalaa dhinaca dambe ee anteenada 5G si loo kordhiyo faa'iidada anteenada, halkaas oo metasurface-ku u dhaqmo sidii muraayad. Si kastaba ha ahaatee, qaab dhismeedka MS waa asymmetric oo fiiro yar ayaa la siiyay qaab dhismeedka unugga.
Marka loo eego natiijooyinka falanqaynta sare, midkoodna anteenooyinka kor ku xusani ma laha faa'iido sare, go'doomin heer sare ah, waxqabadka MIMO iyo caynsanaanta ballaaran. Sidaa darteed, wali waxaa jirta baahi loo qabo anteenada metasurface MIMO oo dabooli karta tiro balaadhan oo ah soo noqnoqoshada 5G ee ka hooseeya 6 GHz oo leh faa'iido sare iyo go'doon. Iyadoo la tixgalinayo xaddidaadda suugaanta aan kor ku soo xusnay, nidaamka anteenada MIMO ee afar-geesoodka ah oo leh faa'iido sare iyo waxqabad kala duwanaansho wanaagsan ayaa loo soo jeediyay nidaamyada isgaarsiinta wireless-ka-6 GHz. Intaa waxaa dheer, anteenada MIMO ee la soo jeediyay waxay muujinaysaa go'doomin heersare ah oo u dhexeeya qaybaha MIMO, nusqaamaha curiyaha yar yar, iyo waxtarka shucaaca sare. Balastarka anteenada ayaa loo gooyay si siman waxaana la dulsaaraa dusha sare ee metasurface-ka oo leh faraqa hawo ee 12mm, kaas oo ka tarjumaya shucaaca dambe ee anteenada oo wanaajinaya faa'iidada anteenada iyo toosnaanta. Intaa waxaa dheer, anteenada kaliya ee la soo jeediyay ayaa loo isticmaalaa si loo abuuro anteeno afar-cunsur ah oo MIMO ah oo leh waxqabadka MIMO ee sarreeya iyada oo la dhigayo anteeno kasta si toos ah midba midka kale. Anteenada MIMO ee la sameeyay ayaa markaas lagu dhex daray dusha 10 × 10 MS array lehna diyaarad gadaale naxaas ah si loo horumariyo waxqabadka qiiqa. Naqshadu waxay ka kooban tahay hawlo ballaadhan oo ballaadhan (3.08-7.75 GHz), faa'iido sare oo ah 8.3 dBi iyo celceliska guud ee waxtarka sare ee 82%, iyo sidoo kale go'doon heer sare ah oo ka weyn -15.5 dB inta u dhaxaysa qaybaha anteenada MIMO. Anteenada MIMO ee ku saleysan MS-ku-saleysan waxaa lagu sawiray iyadoo la adeegsanayo 3D kombuyuutar elektromagnetic ah xirmo CST Studio 2019 waxaana lagu ansixiyay daraasado tijaabo ah.
Qaybtani waxay bixinaysaa horudhac faahfaahsan oo ku saabsan qaab dhismeedka la soo jeediyay iyo habka naqshadaynta anteenada. Intaa waxaa dheer, natiijooyinka la isku ekeeyey iyo kuwa la arkay ayaa si faahfaahsan looga wada hadlay, oo ay ku jiraan cabbirada kala firdhisan, faa'iidada, iyo waxtarka guud ee leh ama aan lahayn metasurfaces. Anteenada prototype waxaa lagu sameeyay Rogers 5880 substrate dielectric khasaaro hoose leh oo dhumucdiisu tahay 1.575mm oo joogto ah dielectric ah 2.2. Si loo horumariyo oo loo ekaysiiyo nakhshad, xirmada jilitaanka korantada ee CST istuudiyaha 2019 ayaa la isticmaalay.
Jaantuska 2 wuxuu muujinayaa qaab-dhismeedka la soo jeediyay iyo qaabka naqshadaynta anteenada hal-abuurka ah. Marka loo eego isla'egyada xisaabeed ee si wanaagsan loo aasaasay, anteenadu waxay ka kooban tahay bar labajibbaaran oo toosan oo la quudiyo iyo diyaarad dhulka naxaasta ah (sida lagu sharraxay tallaabada 1) oo waxay la soo baxaysaa xadi aad u cidhiidhi ah oo ah 10.8 GHz, sida ku cad sawirka 3b. Cabbirka hore ee hiitarka anteenada waxaa lagu go'aamiyaa xiriirka xisaabeed ee soo socda37:
Meesha \(P_{L}\) iyo \(P_{w}\) ay yihiin dhererka iyo ballaca balastarka, c waxay u taagan tahay xawaaraha iftiinka, \(\gamma_{r} . , \(\gamma_{reff} Duulimaadka anteenada ayaa la hagaajiyay marxaladda labaad, iyada oo la kordhinayo xajmiga impedance inkasta oo baaxadda xaddidan ee 10 dB aad u hooseeya. Marxaladda saddexaad, booska quudiyaha ayaa loo raray dhanka midig, taas oo wanaajisa xajmiga xajinta iyo isbarbardhigga anteenada38 ee la soo jeediyay. Marxaladdan, anteenadu waxay soo bandhigaysaa baaxadda hawlgalka ee ugu fiican ee 4 GHz waxayna sidoo kale dabooshaa xajmiga ka hooseeya 6 GHz ee 5G. Marxaladda afraad iyo tan u dambaysa waxay ku lug leedahay in la gooyo godadka labajibbaaran ee geesaha iska soo horjeeda ee barta shucaaca. Booskani waxa uu si weyn u balaadhiyaa 4.56 GHz bandwidth si uu u daboolo sub-6 GHz 5G spectrum min 3.11 GHz ilaa 7.67 GHz, sida ku cad sawirka 3b. Aragtida hore iyo hoose ee naqshadaynta la soo jeediyay ayaa lagu muujiyey Jaantuska 3a, iyo cabbiraadaha naqshadaynta ee la hagaajiyay ee kama dambaysta ah waa sida soo socota: 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) Aragtida sare iyo gadaal ee anteenada hal la qorsheeyay (CST STUDIO SUITE 2019). (b) qalooca S-parameter.
Metasurface waa erey tilmaamaya unugyo unugyo kala duwan oo xilliyo kala duwan ku yaal meel fog midba midka kale u jiro. Metasurfaces waa hab wax ku ool ah oo lagu wanaajiyo waxqabadka shucaaca anteenada, oo ay ku jiraan baaxadda baaxadda, faa'iidada, iyo go'doominta qaybaha MIMO. Sababtoo ah saameynta faafinta mowjadaha dusha sare, metasurfaces waxay abuuraan dhawaaqyo dheeraad ah oo gacan ka geysta hagaajinta waxqabadka anteenada39. Shaqadani waxa ay soo jeedinaysaa unugga epsilon-negative metamaterial (MM) oo ka shaqaynaya band 5G ee ka hooseeya 6 GHz. MM oo leh bedka sare ee 8mm × 8mm waxaa lagu sameeyay khasaare hoose Rogers 5880 substrate oo leh dielectric joogto ah oo ah 2.2 iyo dhumucdiisuna tahay 1.575mm. Balastarka resonator MM ee la hagaajiyay waxa uu ka kooban yahay giraan kala qaybsan oo wareeg ah oo gudaha ah oo ku xidhan laba siddo oo dibadda ah oo wax laga beddelay, sida ku cad sawirka 4a. Jaantuska 4a wuxuu soo koobayaa cabbirada la hagaajiyay ee u dambeeya ee habaynta MM ee la soo jeediyay. Ka dib, 40 × 40 mm iyo 80 × 80 mm lakabyo metasurface ah ayaa la sameeyay iyada oo aan lahayn diyaarad gadaale naxaas ah iyo leh naxaas dhabarka ah iyadoo la adeegsanayo 5 × 5 iyo 10 × 10 unugyo, siday u kala horreeyaan. Qaab dhismeedka MM ee la soo jeediyay waxaa loo qaabeeyey iyadoo la adeegsanayo 3D software qaabaynta korantada "CST studio suite 2019". Nashqada la soo dhoodhoobay ee qaab dhismeedka MM array ee la soo jeediyay iyo dejinta cabbiraadda (falanqeeyaha shabakada laba-dekedood ee PNA iyo dekedda waveguide) ayaa lagu muujiyay sawirka 4b si loo ansixiyo natiijooyinka jilitaanka CST iyadoo la falanqeynayo jawaabta dhabta ah. Habaynta cabbiraadda waxay adeegsatay falanqeeye taxane PNA ah oo Agilent ah oo ay weheliso laba dabaylaha waveguide coaxial adapters (A-INFOMW, lambarka qaybta: 187WCAS) si loo diro oo loo helo calaamadaha. Qaabka 5×5 array ayaa la dhex dhigay labada waveguide coaxial adapters oo ku xiran fiilada coaxial iyo falanqeeye shabakad laba-deked ah (Agilent PNA N5227A). Agilent N4694-60001 xirmada cabirida waxaa loo isticmaalaa in lagu qiyaaso falanqeeyaha shabakada ee warshad tijaabo ah. Halbeegyada kala firdhisan ee la matalay iyo CST ee la arkay ee qaabka la soo jeediyay ee MM array ayaa lagu muujiyay sawirka 5a. Waxaa la arki karaa in qaab dhismeedka MM ee la soo jeediyay uu ku soo noqnoqonayo inta jeer ee 5G ee ka hooseeya 6 GHz. Inkasta oo kala duwanaanshiyaha yar ee xajmigu yahay 10 dB, natiijooyinka la ekaysiiyay iyo tijaabada ayaa aad isugu dhow. Inta jeer ee resonant, bandwidth, iyo ballaadhinta dhawaaqa la arkay wax yar bay ka duwan yihiin kuwa la matalay, sida ku cad sawirka 5a. Kala duwanaanshahan u dhexeeya natiijooyinka la arkay iyo kuwa la isku ekaysiinayo waxa sabab u ah cilladaha wax-soo-saarka, nadiifinta yaryar ee u dhexeeya tusaalaha iyo dekedaha mawjadaha, saamaynta isku xidhka ee u dhexeeya dekedaha mawjadaha iyo qaybaha diyaarsan, iyo dulqaadka cabbirka. Intaa waxaa dheer, meelaynta saxda ah ee qaabka la sameeyay ee u dhexeeya dekedaha waveguide ee habaynta tijaabada waxay keeni kartaa isbeddel dhawaaq. Intaa waxaa dheer, buuqa aan loo baahnayn ayaa la arkay inta lagu guda jiro marxaladda jaangooyooyinka, taas oo keentay farqiga u dhexeeya natiijooyinka tirada iyo cabbirka. Si kastaba ha ahaatee, marka laga reebo dhibaatooyinkan, qaabka la soo jeediyay ee MM array si fiican ayuu u shaqeeyaa sababtoo ah xidhiidhka adag ee u dhexeeya jilitaanka iyo tijaabada, taasoo ka dhigaysa mid ku habboon codsiyada isgaarsiinta wireless-ka-6 GHz 5G.
(a) Joomatari unug unug (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) Sawirka habaynta cabbirka MM.
(a) Jilidda iyo xaqiijinta qalooca halbeegyada kala firdhisan ee prototype metamaterial. (b) Qalooca dielectric joogto ah ee unugga unugga MM.
Halbeegyada waxtarka leh ee ku habboon sida joogtada ah ee dielectric wax ku ool ah, magnetic permeability, iyo index refractive ayaa la darsay iyadoo la adeegsanayo farsamooyinka dib-u-socodka ka dib ee CST simulator electromagnetic si loo sii falanqeeyo habdhaqanka unugga unugga MM. Halbeegyada MM ee waxtarka leh waxaa laga helaa cabbirada kala firdhinta iyadoo la adeegsanayo habka dib-u-dhiska ee adag. Isle'egyada isu-gudbinta iyo milicsiga ee soo socota: (3) iyo (4) ayaa loo isticmaali karaa si loo go'aamiyo tusmada dib-u-soo-celinta iyo ka-hortagga (eeg 40).
Qaybaha dhabta ah iyo kuwa mala awaalka ah ee hawl wadeenada waxa u taagan (.)'iyo (.)” siday u kala horreeyaan, iyo qiyamka isku xidhka m waxa uu u dhigma tusmada dib-u-celinta dhabta ah. Joogtaynta Dielectric iyo daalacashada waxaa lagu go'aamiyaa qaacidooyinka \(\varepsilon {} = {} n/z, \) iyo \(\mu = nz\), kuwaas oo ku salaysan is-hortaag iyo index refractive, siday u kala horreeyaan. Qallooca joogtada ah ee dielectric ee waxtarka leh ee qaab dhismeedka MM ayaa lagu muujiyay sawirka 5b. Inta jeer ee resonant, joogtaynta dielectric waxtarka leh waa taban. Jaantusyada 6a,b waxay muujinayaan qiyamka la soo saaray ee dabargoynta waxtarka leh (μ) iyo index refractive (n) ee unugga la soo jeediyay. Waxaa xusid mudan, meelaha la soo saaray waxay muujinayaan qiyamka dhabta ah ee saxda ah ee u dhow eber, taas oo xaqiijinaysa sifooyinka epsilon-negative (ENG) ee qaab dhismeedka MM la soo jeediyay. Waxaa intaa dheer, sida ku cad Jaantuska 6a, resonance at permeability ee u dhow eber waxay si xoog leh ula xidhiidhaan inta jeer ee resonant. Unugga unugga la horumariyey waxa uu leeyahay index refractive negative (Sawir 6b), taas oo macnaheedu yahay in MM la soo jeediyay loo isticmaali karo si loo hagaajiyo waxqabadka anteenada21,41.
Nashqada la sameeyay ee anteeno hal baladhan ah ayaa la sameeyay si tijaabo ahaan loogu tijaabiyo naqshadda la soo jeediyay. Jaantusyada 7a,b waxay muujinayaan sawirada naqshada hal anteeno ah ee la soo jeediyay, qaybaheeda qaabdhismeed iyo habaynta cabbirka goobta dhow (SATIMO). Si loo hagaajiyo waxqabadka anteenada, metasurface-ka la horumariyay waxaa la dhigayaa lakabyada anteenada hoosteeda, sida ku cad Jaantuska 8a, dhererka h. Hal 40mm x 40mm metasurface laba-lakab ah ayaa lagu dabaqay gadaasha anteenada kaliya ee dhexda 12mm. Intaa waxaa dheer, metasurface leh diyaarad gadaale ah ayaa la dhigayaa dhinaca dambe ee anteenada hal meel fogaan ah 12 mm. Ka dib marka la isticmaalo metasurface-ka, anteenada kaliya waxay muujinaysaa horumar la taaban karo oo ku saabsan waxqabadka, sida ku cad jaantusyada 1 iyo 2. Sawirada 8 iyo 9. Jaantuska 8b wuxuu muujinayaa jaangooyooyinka milicsiga ee la ekaysiiyay oo la qiyaasay ee anteenada kali ah iyada oo aan lahayn iyo metasurfaces. Waxaa xusid mudan in xargaha daboolka ee anteenada leh metasurface ay aad ula mid tahay xargaha daboolida anteenada oo aan lahayn metasurface. Jaantusyada 9a,b waxay muujinayaan isbarbardhigga faa'iidada anteenada la ekaysiiyay ee la arkay iyo waxtarka guud ee la'aanteed iyo MS ee spectrum hawlgalka. Waxaa la arki karaa, marka la barbar dhigo anteenada aan metasurface-ka ahayn, faa'iidada anteenada metasurface si weyn ayaa loo wanaajiyay, iyadoo laga soo bilaabo 5.15 dBi ilaa 8 dBi. Faa'iidada metasurface-lakabka hal-lakabka ah, metasurface-lakabka laba-lakab ah, iyo anteeno keli ah oo leh metasurface diyaaradeed ayaa kordhay 6 dBi, 6.9 dBi, iyo 8 dBi, siday u kala horreeyaan. Marka la barbar dhigo metasurfaces kale (hal-lakab iyo laba-lakab MCs), faa'iidada hal anteeno metasurface ah oo leh diyaarad dhabarka naxaasta ah waa ilaa 8 dBi. Xaaladdan oo kale, metasurface-ku wuxuu u dhaqmaa sidii dib-u-eegis, isagoo yareynaya shucaaca dambe ee anteenada wuxuuna maamulaa hirarka korantada ee wejiga, taasoo kordhinaysa waxtarka shucaaca anteenada oo markaa faa'iidada. Daraasad lagu sameeyay waxtarka guud ee hal anteeno ah oo aan lahayn oo leh metasurfaces ayaa lagu muujiyay sawirka 9b. Waxaa xusid mudan in waxtarka anteenada leh iyo la'aanta metasurface ay ku dhowdahay isku mid. Xadka soo noqnoqda hoose, waxtarka anteenadu wax yar ayaa hoos u dhacda. Faa'iidada tijaabada ah iyo la ekayd iyo qaloocyada waxtarka ayaa heshiis wanaagsan ku jira. Si kastaba ha ahaatee, waxaa jira kala duwanaansho yar oo u dhexeeya natiijooyinka la ekaysiiyay iyo kuwa la tijaabiyay oo ay ugu wacan tahay cilladaha wax soo saarka, dulqaadka cabbirka, luminta isku xirka dekedda SMA, luminta siliga. Intaa waxaa dheer, anteenada iyo milicsada MS waxay ku yaalaan inta u dhaxaysa naylon spacers, taas oo ah arrin kale oo saameynaysa natiijooyinka la arkay marka la barbardhigo natiijooyinka jilitaanka.
Jaantuska (a) wuxuu muujinayaa anteenada keliya ee la dhammaystiray iyo qaybaha la xidhiidha. (b) Habaynta cabbirka goobta dhow (SATIMO).
(a) Kacsiga anteenada iyadoo la adeegsanayo muraayadaha metasurface (CST STUDIO SUITE 2019). (b) Milicsi la mid ah oo tijaabo ah oo hal anteeno ah oo aan lahayn oo leh MS.
Natiijooyinka jilitaanka iyo cabbiraadda (a) faa'iidada la gaadhay iyo (b) waxtarka guud ee anteenada saamaynta metasurface ee la soo jeediyay.
Falanqaynta qaabka Beam iyadoo la adeegsanayo MS. Hal-anteennada u dhow-cabbirrada goobta ayaa lagu sameeyay Bay'adda Tijaabada ee Goobta u dhow ee SATIMO ee Shaybaarka Nidaamyada Goobta-Dhow ee UKM SATIMO. Jaantusyada 10a, b waxay muujinayaan la ekaysiiyay oo lagu arkay E-diyaarada iyo qaababka shucaaca H-diyaarada ee 5.5 GHz ee anteenada la soo jeediyay ee leh iyo la'aanta MS. Anteenada keli ah ee la sameeyay (la'aanteed MS) waxay bixisaa shucaac laba jiho ah oo joogto ah oo leh qiyamka laf dhabarta. Kadib marka la codsado muraayada MS ee la soo jeediyay, anteenadu waxay bixisa shucaac aan jiho lahayn waxayna yaraynaysaa heerka lafaha dhabarka, sida ku cad jaantusyada 10a, b. Waxaa xusid mudan in qaabka shucaaca anteenada ee la soo jeediyay uu yahay mid deggan oo aan jiho lahayn oo leh dhabarka dambe ee aadka u hooseeya marka la isticmaalayo metasurface leh dhabarka naxaasta. Soojeedinta MM array ee la soo jeediyay waxa ay yaraynaysaa dhabarka dambe iyo dhinaca dambe ee anteenada iyada oo wanaajinaysa waxqabadka shucaaca iyada oo ku hagaya jihooyinka jihada ah (Jaantus. 10a, b), taas oo kordhinaysa faa'iidada iyo jihaynta. Waxaa la arkay in qaabka shucaaca tijaabada ah uu ku dhawaad ​​la barbar dhigi karo kan jilitaanka CST-da, laakiin wax yar ayuu kala duwanaa iyadoo ay ugu wacan tahay habacsanaanta qaybaha kala duwan ee la isku keenay, dulqaadka cabbirka, iyo khasaaraha fiilooyinka. Intaa waxaa dheer, naylon spacer ayaa la geliyey inta u dhaxaysa anteenada iyo milicsada MS, taas oo ah arrin kale oo saameynaysa natiijooyinka la arkay marka la barbardhigo natiijooyinka tirooyinka.
Habka shucaaca ee anteenada keli ah ee la sameeyay (la'aanteed MS iyo MS) ee inta jeer ee 5.5 GHz ayaa la sawiray oo la tijaabiyay.
Joomatari anteenada MIMO ee la soo jeediyay ayaa lagu muujiyay sawirka 11 waxaana ku jira afar anteeno hal mar ah. Afarta qaybood ee anteenada MIMO waxay si toos ah midba midka kale ugu habaysan yihiin dhinaca cabbirrada 80 × 80 × 1.575 mm, sida ku cad sawirka 11. Anteenada MIMO ee nashqadeynta leh waxay leedahay masaafo isdhexgal ah oo ah 22 mm, taas oo ka yar masaafada u dhiganta ee u dhiganta anteenada. Anteenada MIMO ayaa horumarisay. Intaa waxaa dheer, qayb ka mid ah diyaaradda dhulka waxay ku taallaa si la mid ah hal anteeno. Qiimayaasha milicsiga ee anteenooyinka MIMO (S11, S22, S33, iyo S44) ee lagu muujiyey Jaantus 12a waxay muujinayaan isla habdhaqanka anteenada hal-abuurka ah ee ka soo baxaysa 3.2-7.6 GHz. Sidaa darteed, xadhkaha xakamaynta ee anteenada MIMO waxay la mid tahay ta hal anteeno ah. Saamaynta isku xidhka ee ka dhaxaysa qaybaha MIMO waa sababta ugu weyn ee luminta xadhkaha xadhkaha yar ee anteenooyinka MIMO. Jaantuska 12b wuxuu muujinayaa saamaynta isku xidhka qaybaha MIMO, halkaas oo go'doominta ugu fiican ee u dhaxaysa qaybaha MIMO la go'aamiyay. Go'doominta u dhaxaysa anteenooyinka 1 iyo 2 ayaa ah kan ugu hooseeya -13.6 dB, iyo go'doominta u dhaxaysa anteenooyinka 1 iyo 4 ayaa ah kan ugu sarreeya qiyaastii -30.4 dB. Xajmigeeda yar iyo xajmigeeda ballaadhan awgeed, anteenadan MIMO waxay leedahay faa'iido hoose iyo wax soo saar hoose. Dahaarku wuu hooseeyaa, sidaas awgeed kordhinta xoojinta iyo daboolka ayaa loo baahan yahay;
Habka naqshadeynta anteenada MIMO ee la soo jeediyay (a) muuqaalka sare iyo (b) diyaaradda dhulka. (CST Studio Suite 2019).
Habaynta joomatari iyo habka kicinta ee anteenada metasurface MIMO ee la soo jeediyay ayaa lagu muujiyay sawirka 13a. Matrix 10x10mm ah oo cabbirkiisu yahay 80x80x1.575mm waxaa loogu talagalay dhanka dambe ee anteenada MIMO ee 12mm sare, sida ku cad Jaantus 13a. Intaa waxaa dheer, dusha sare ee leh diyaaradaha dhabarka naxaasta ah waxaa loogu talagalay in lagu isticmaalo anteenooyinka MIMO si loo hagaajiyo waxqabadkooda. Fogaanta udhaxeysa metasurface-ka iyo anteenada MIMO waa muhiim si loo gaaro faa'iido sare iyadoo la ogolaanayo faragelin wax ku ool ah oo udhaxeysa hirarka ay dhaliso anteenadu iyo kuwa ka muuqda metasurface-ka. Qaabayn ballaadhan ayaa la sameeyay si kor loogu qaado dhererka u dhexeeya anteenada iyo metasurface-ka iyadoo la ilaalinayo heerarka rubuc-mawjadaha si loo helo faa'iidada ugu badan iyo go'doominta u dhaxaysa canaasirta MIMO. Horumarka la taaban karo ee waxqabadka anteenada MIMO ee lagu gaaro isticmaalka metasurfaces leh dayuuradaha dhabarka marka la barbar dhigo dusha sare ee aan lahayn diyaaradaha dambe waxa lagu muujin doonaa cutubyada soo socda.
(a) Habaynta jilitaanka CST ee anteenada MIMO ee la soo jeediyay iyadoo la adeegsanayo MS (CST STUDIO SUITE 2019), (b) Qalloocyada milicsiga ee nidaamka MIMO ee la horumariyay oo aan MS lahayn iyo MS.
Milicsiga anteenooyinka MIMO ee leh iyo kuwa aan lahayn metasurfaces ayaa lagu muujiyey Jaantus 13b, halkaas oo S11 iyo S44 lagu soo bandhigay sababtoo ah ku dhawaad ​​isku mid ahaanshaha dhammaan anteenooyinka nidaamka MIMO. Waxaa xusid mudan in -10 dB impedance bandwidth anteenada MIMO la'aanteed oo leh hal metasurface waa isku mid. Taas bedelkeeda, xadhkaha xadhkaha goosashada ee anteenada MIMO ee la soo jeediyay waxaa hagaajiyay MS dual-lakab iyo MS. Waxaa xusid mudan in MS la'aanteed, anteenada MIMO ay bixiso xadiga jajabka ee 81.5% (3.2-7.6 GHz) marka loo eego inta jeer ee xarunta. Isku-darka MS ee diyaaradda dhabarka waxay kordhisaa baaxadda xaddidan ee anteenada MIMO ee la soo jeediyay ilaa 86.3% (3.08-7.75 GHz). In kasta oo MS-dual-lakab ay kordhiso wax-soo-saarka, horumarku wuu ka yar yahay kan MS ee leh diyaarad dhabarka naxaasta ah. Intaa waxaa dheer, laba-lakabka MC wuxuu kordhiyaa cabbirka anteenada, wuxuu kordhiyaa kharashkiisa, wuxuuna xaddidaa baaxaddiisa. Anteenada MIMO ee nashqadeysan iyo milicsiga metasurface waa la sameeyay oo la xaqiijiyay si loo xaqiijiyo natiijooyinka jilitaanka oo loo qiimeeyo waxqabadka dhabta ah. Jaantuska 14a wuxuu muujinayaa lakabka MS ee la sameeyay iyo anteenada MIMO oo leh qaybo kala duwan oo la isku keenay, halka sawirka 14b uu muujinayo sawirka nidaamka MIMO ee la sameeyay. Anteenada MIMO waxay ku dul rakiban tahay dusha sare ee metasurface iyadoo la isticmaalayo afar naylon spacers, sida ku cad sawirka 14b. Jaantuska 15a waxa uu tusinayaa sawir muuqaal ah oo ah habaynta tijaabada goobta dhow ee nidaamka anteenada MIMO ee la horumariyay. Falanqeeyaha shabakadda PNA (Agilent Technologies PNA N5227A) ayaa loo isticmaalay in lagu qiyaaso cabbirrada kala firdhiso iyo in lagu qiimeeyo oo lagu garto sifooyinka qiiqa goobta u dhow ee UKM SATIMO Shaybaarka Nidaamyada Goobta-Dhow.
(a) Sawirrada SATIMO cabbirrada goobta u dhow (b) La ekaysiiyay iyo qalooca tijaabada ee anteenada S11 MIMO oo leh iyo la'aan MS.
Qaybtani waxa ay soo bandhigaysaa daraasad is barbar dhig ah oo lagu sameeyay oo la arkay S-parameters ee anteenada 5G MIMO ee la soo jeediyay. Jaantuska 15b waxa uu tusinayaa goob- milicsiga tijaabada ah ee isku-dhafan 4-element MIMO MS anteenada oo waxa uu la barbardhigayaa natiijooyinka jilitaanka CST. Milicsiga tijaabada ah ayaa la ogaaday inay la mid yihiin xisaabinta CST, laakiin waxyar bay ka duwanaayeen cilladaha wax soo saarka iyo dulqaadka tijaabada ah. Intaa waxaa dheer, milicsiga la arkay ee soo jeedinta MS-based MIMO prototype wuxuu daboolayaa 5G spectrum ka hooseeya 6 GHz oo leh xajmi xaddidan oo ah 4.8 GHz, taas oo macnaheedu yahay in codsiyada 5G ay suurtagal tahay. Si kastaba ha ahaatee, inta jeer ee resonant ee la qiyaasay, bandwidth, iyo baaxadda ayaa waxyar ka duwan natiijooyinka jilitaanka CST. Cilladaha wax-soo-saarka, khasaaraha isku-xidhka coax-to-SMA, iyo dejinta cabbirka bannaanka waxay sababi kartaa kala duwanaansho u dhexeeya natiijooyinka la cabbiray iyo kuwa la jaan-qaadaya. Si kastaba ha ahaatee, inkasta oo cilladahan, MIMO la soo jeediyay ayaa si fiican u shaqeysa, iyada oo bixisa heshiis xooggan oo u dhexeeya jilitaanka iyo cabbirada, taasoo ka dhigaysa mid ku habboon codsiyada wireless-ka-6 GHz 5G.
Qalloocyada anteenada MIMO ee la matalay oo la arkay ayaa lagu muujiyey jaantusyada 2 iyo 2. Sida ku cad jaantusyada 16a,b iyo 17a,b, siday u kala horreeyaan, isdhexgalka wadajirka ah ee qaybaha MIMO ayaa la muujiyay. Marka metasurfaces lagu dabaqo anteenooyinka MIMO, go'doominta u dhaxaysa anteenooyinka MIMO ayaa si weyn loo hagaajiyaa. Qorshayaasha go'doominta ee u dhexeeya walxaha anteenada ku xiga S12, S14, S23 iyo S34 waxay muujinayaan qaloocyo isku mid ah, halka anteenooyinka MIMO ee diagonal S13 iyo S42 ay muujinayaan go'doon sare oo la mid ah masaafada weyn ee u dhaxaysa. Astaamaha gudbinta la ekayd ee anteenooyinka ku xiga waxa lagu muujiyey Jaantuska 16a. Waxaa xusid mudan in 5G-ga hawlgalka ka hooseeya 6 GHz, go'doominta ugu yar ee anteenada MIMO ee aan lahayn metasurface waa -13.6 dB, iyo metasurface leh diyaarad dhabarka - 15.5 dB. Qorshaha faa'iidada (Jaantuska 16a) wuxuu muujinayaa in metasurface diyaaradda dhabarka ay si weyn u wanaajiso go'doominta u dhaxaysa anteenooyinka MIMO marka la barbar dhigo hal-iyo-lakab-lakab metasurfaces. Waxyaabaha anteenada ku dhow, dusha sare ee hal-iyo-laba-lakab ah ayaa bixiya go'doominta ugu yar ee ku dhawaad ​​-13.68 dB iyo -14.78 dB, iyo metasurface dusheeda naxaasta waxay bixisaa qiyaastii -15.5 dB.
Qaloocyada go'doominta la isku daray ee curiyeyaasha MIMO oo aan lahayn lakabka MS oo leh lakabka MS: (a) S12, S14, S34 iyo S32 iyo (b) S13 iyo S24.
Qalloocyada faa'iidada tijaabada ah ee anteenooyinka MIMO ku salaysan ee MS-ku-salaysan ee la soo jeediyay iyada oo aan lahayn oo leh: (a) S12, S14, S34 iyo S32 iyo (b) S13 iyo S24.
Faa'iidada anteenada diagonal ee MIMO ka hor iyo ka dib marka lagu daro lakabka MS ayaa lagu muujiyay sawirka 16b. Waxaa xusid mudan in go'doominta ugu yar ee u dhaxaysa anteenooyinka diagonal ee aan lahayn metasurface (anteenada 1 iyo 3) ay tahay - 15.6 dB guud ahaan spectrum hawlgalka, iyo metasurface leh diyaarad dhabarku waa - 18 dB. Habka metasurface waxay si weyn u yaraynaysaa saamaynta isku xidhka u dhexeeya anteenooyinka MIMO ee diagonal. Dahaarka ugu badan ee metasurface hal-lakab ah waa -37 dB, halka metasurface-lakabka ah ee labajibbaaran qiimahani uu hoos ugu dhaco -47 dB. Go'doominta ugu badan ee metasurface ee leh diyaarad gadaale naxaas ah waa -36.2 dB, taas oo hoos u dhigaysa tirada soo noqnoqda ee sii kordheysa. Marka la barbar dhigo dusha sare ee hal-iyo-laba-lakab ah ee aan lahayn dayuurad dhabarka, metasurfaces leh diyaarad gadaale ayaa bixisa go'doon heersare ah oo dhan dhammaan inta jeer ee hawlgalka loo baahan yahay, gaar ahaan kala duwanaanshaha 5G ee ka hooseeya 6 GHz, sida ku cad jaantusyada 16a, b. Qeybta 5G ee ugu caansan uguna badan ee la isticmaalo ee ka hooseeya 6 GHz (3.5 GHz), muraayadaha hal-iyo dual-lakabka ah waxay leeyihiin go'doon hoose oo u dhexeeya qaybaha MIMO marka loo eego metasurfaces leh dayuuradaha naxaasta ah (ku dhawaad ​​​​ma jiro MS) (eeg sawirka 16a), b) . Cabbirrada faa'iidada ayaa lagu muujiyey jaantusyada 17a, b, oo muujinaya go'doominta anteenooyinka ku xiga (S12, S14, S34 iyo S32) iyo anteenooyinka diagonal (S24 iyo S13), siday u kala horreeyaan. Sida laga arki karo jaantusyadan (Jaantus. 17a, b), go'doominta tijaabada ah ee u dhaxaysa qaybaha MIMO waxay si fiican ugu raacsan tahay go'doominta la sawiray. In kasta oo ay jiraan farqi yar oo u dhexeeya qiyamka la ekaysiiyay iyo la cabbiray ee CST sababtoo ah cilladaha wax soo saarka, isku xirka dekedaha SMA iyo khasaaraha fiilooyinka. Intaa waxaa dheer, anteenada iyo milicsada MS waxay ku yaalaan inta u dhaxaysa naylon spacers, taas oo ah arrin kale oo saameynaysa natiijooyinka la arkay marka la barbardhigo natiijooyinka jilitaanka.
wax ku bartay qaybinta hadda jirta ee 5.5 GHz si loo qiyaaso doorka metasurfaces si loo yareeyo isku xidhka labada dhinac iyada oo loo marayo xakamaynta mowjadaha dusha sare42. Qaybinta hadda jirta ee anteenada MIMO ee la soo jeediyay waxa lagu muujiyay sawirka 18, halkaas oo anteenada 1 la wado inta soo hadhayna anteenada lagu joojinayo culays 50 ohm ah. Marka anteenaha 1 la tamarsiiyo, qulqulo isugeyn oo isdhaafsi ah ayaa ka soo muuqan doona anteenooyinka ku xiga ee 5.5 GHz maqnaanshaha metasurface, sida ku cad Jaantuska 18a. Taa lidkeeda, iyada oo la adeegsanayo metasurfaces, sida ku cad sawirka 18b-d, go'doominta u dhaxaysa anteenooyinka ku xiga waa la wanaajiyay. Waa in la ogaadaa in saamaynta isku-xidhka labada dhinac ee beeraha ku xiga la yarayn karo iyada oo la faafinayo isku-xidhka hadda jira ee siddooyinka ku xiga ee unugyada unugga iyo unugyada unugga MS ee ku dheggan lakabka MS ee jihooyinka ka soo horjeeda. Ka durida hadda anteenooyinka la qaybiyey ee la geynayo unugyada MS waa hab muhiim ah oo lagu wanaajinayo go'doominta qaybaha MIMO. Natiijo ahaan, isku-xidhka hadda ka dhexeeya qaybaha MIMO ayaa aad u yaraaday, go'doominta sidoo kale si weyn ayaa loo hagaajiyay. Sababtoo ah goobta isku-xidhka ayaa si ballaaran loogu qaybiyay curiyaha, dusha sare ee meeraha naxaasta ah ayaa go'doomiyay isku xirka anteenada MIMO in ka badan hal-iyo laba-lakab metasurfaces (Jaantuska 18d). Intaa waxaa dheer, anteenada MIMO ee horumarsan waxay leedahay faafin aad u hooseeya iyo faafinta dhinaca, taasoo soo saarta qaab shucaac aan jiho lahayn, taasoo kordhinaysa faa'iidada anteenada MIMO ee la soo jeediyay.
Dusha qaababka hadda jira ee anteenada MIMO ee la soo jeediyay ee 5.5 GHz (a) aan lahayn MC, (b) hal-lakab MC, (c) MC laba-lakab ah, iyo (d) hal-lakab MC oo leh diyaarad dhabarka naxaasta ah. (CST Studio Suite 2019).
Inta jeer ee hawlgalka dhexdiisa, Jaantuska 19a waxa uu muujinayaa la ekaysiiyey iyo guulaha la arkay ee anteenada MIMO ee la nashqadeeyey iyada oo aan lahayn oo leh meelo badan. Faa'iidada la ekayd ee la helay anteenada MIMO oo aan lahayn dusha sare waa 5.4 dBi, sida ku cad Jaantus 19a. Sababtoo ah saamaynta isku-xiran ee ka dhexeeya qaybaha MIMO, anteenada MIMO ee la soo jeediyay waxay dhab ahaantii gaadhay 0.25 dBi faa'iido ka sareysa hal anteeno. Ku darida meeraha dusha sare waxay bixin kartaa guulo la taaban karo iyo go'doomin u dhexeeya qaybaha MIMO. Sidaa darteed, anteenada MIMO ee metasurface ee la soo jeediyay waxay gaari kartaa faa'iido sare oo la xaqiijiyay oo ah ilaa 8.3 dBi. Sida ku cad Jaantuska 19a, marka hal metasurface loo isticmaalo dhabarka anteenada MIMO, faa'iidada ayaa kordhaysa 1.4 dBi. Marka metasurface-ka la labanlaabo, faa'iidada ayaa kordheysa 2.1 dBi, sida ku cad Jaantuska 19a. Si kastaba ha ahaatee, faa'iidada ugu badan ee la filayo ee 8.3 dBi waxaa lagu gaaraa marka la isticmaalayo metasurface leh diyaarad dhabarka naxaasta ah. Waxaa xusid mudan, faa'iidada ugu badan ee la gaarey hal-lakab iyo laba-lakab metasurfaces waa 6.8 dBi iyo 7.5 dBi, siday u kala horreeyaan, halka faa'iidada ugu badan ee la gaarey metasurface-lakabka hoose uu yahay 8.3 dBi. Lakabka metasurface ee dhinaca dambe ee anteenada wuxuu u shaqeeyaa sidii muraayad, ka tarjumaysa shucaaca dhinaca dambe ee anteenada iyo hagaajinta saamiga hore iyo gadaal (F/B) ee anteenada MIMO ee nashqadeysan. Intaa waxaa dheer, milicsiga sare ee MS wuxuu maamulaa hirarka korantada ee wejiga dhexdiisa, taas oo abuuraysa dhawaaq dheeri ah iyo hagaajinta waxqabadka shucaaca ee anteenada MIMO ee la soo jeediyay. Milicsada MS ee lagu rakibay anteenada MIMO gadaasheeda waxay si weyn u kordhin kartaa faa'iidada la gaaray, taas oo lagu xaqiijiyay natiijooyinka tijaabada ah. Faa'iidooyinka la arkay iyo kuwa la jaan-qaadaya ee anteenada MIMO ee la sameeyay waxay ku dhow yihiin isku mid, si kastaba ha ahaatee, mararka qaarkood faa'iidada la cabbiray ayaa ka sarraysa faa'iidada la ekaan karo, gaar ahaan MIMO oo aan lahayn MS; Kala duwanaanshahan faa'iidada tijaabada ah waxaa sabab u ah dulqaadka cabbiraadda suufka nylon, khasaaraha fiilada, iyo isku xirka nidaamka anteenada. Faa'iidada ugu sarreysa ee la qiyaasay ee anteenada MIMO oo aan lahayn metasurface waa 5.8 dBi, halka metasurface-ka leh kooraska dambe ee naxaasta uu yahay 8.5 dBi. Waxaa xusid mudan in nidaamka anteenada MIMO ee 4-dekedood ee dhammaystiran ee la soo jeediyay oo leh MS reflector ay muujinayso faa'iido sare marka loo eego xaaladaha tijaabada iyo tirada.
Jilidda iyo natiijooyinka tijaabada ah ee (a) faa'iidada la gaarey iyo (b) waxqabadka guud ee anteenada MIMO ee la soo jeediyay oo leh saameyn metasurface ah.
Jaantuska 19b waxa uu muujinayaa waxqabadka guud ee nidaamka MIMO ee la soo jeediyay iyada oo aan lahayn oo leh muraayadaha metasurface. Jaantuska 19b, waxtarka ugu hooseeya ee isticmaalka MS ee leh diyaaradda dhabarka ayaa ka sarreysay 73% (hoos ilaa 84%). Waxtarka guud ee anteenooyinka MIMO ee horumarsan ee aan lahayn MC iyo MC waxay la mid tahay kala duwanaansho yar marka la barbar dhigo qiyamka la sawiray. Sababaha tani waa dulqaadka cabbiraadda iyo isticmaalka meelaha bannaan ee u dhexeeya anteenada iyo milicsadaha MS. Faa'iidada la cabbiray iyo waxtarka guud ee soo noqnoqda oo dhan waxay ku dhow yihiin inay la mid yihiin natiijooyinka jilitaanka, taasoo muujinaysa in waxqabadka qaabka MIMO ee la soo jeediyay uu yahay sidii la filayay iyo in anteenada MIMO ee ku saleysan MS-ku-saleysan ay ku habboon tahay isgaarsiinta 5G. Sababtoo ah khaladaadka daraasadaha tijaabada ah, kala duwanaansho ayaa ka dhex jira natiijooyinka guud ee tijaabooyinka shaybaarka iyo natiijooyinka jilitaanka. Waxqabadka prototype-ka la soo jeediyay waxaa saameeya is-waafajin la'aanta udhaxeysa anteenada iyo isku xirka SMA, khasaaraha kala goynta fiilada coaxial, saamaynta alxanka, iyo u dhawaanshaha aaladaha elektiroonigga ee kala duwan ee habaynta tijaabada.
Jaantuska 20 waxa uu qeexayaa naqshadaynta iyo hagaajinta horumarka anteenada ee qaabka jaantuska. Jaantuskan xannibaadda wuxuu bixiyaa sharraxaad-tallaabo ah oo ku saabsan mabaadi'da naqshadeynta anteenada MIMO ee la soo jeediyay, iyo sidoo kale cabbirrada door muhiim ah ka ciyaara hagaajinta anteenada si loo gaaro faa'iidada sare ee loo baahan yahay iyo go'doominta sare ee soo noqnoqda hawlgalka ballaaran.
Cabbirrada anteenada MIMO ee goobta dhow waxaa lagu cabbiray Bay'adda Tijaabada ee Goobta u dhow ee SATIMO ee Shaybaarka Nidaamyada Dhulka ee UKM SATIMO. Jaantusyada 21a,b waxay muujinayaan la ekaysiiyay oo la arkay E-diyaarad iyo qaababka shucaaca H-diyaarada ee anteenada MIMO ee la sheegtay oo leh iyo la'aan MS inta jeer ee shaqaynaysa 5.5 GHz. Inta jeer ee soo noqnoqda hawlgalka ee 5.5 GHz, anteenada la horumariyay ee aan MS MIMO ahayn waxay bixisaa shucaac laba jiho ah oo joogto ah oo leh qiyamka lobe side. Ka dib marka la codsado muraayada MS, anteenadu waxay bixisa shucaac aan jiho lahayn waxayna yaraynaysaa heerka lafaha dhabarka, sida ku cad jaantusyada 21a, b. Waxaa xusid mudan in la isticmaalayo metasurface leh diyaarad dhabarka naxaasta ah, qaabka anteenada MIMO ee la soo jeediyay ayaa ka xasilan oo aan jiho lahayn marka loo eego MS la'aanta, oo leh dhabarka iyo lugaha dhinac ee aad u hooseeya. Soo jeedinta MM array milicsiga waxay yaraynaysaa dhabarka iyo dhabarka dhinaca ee anteenada waxayna sidoo kale wanaajisaa sifooyinka shucaaca iyadoo ku hagaya hadda jihada jihada (Jaantus. 21a, b), taaso kordhinaysa faa'iidada iyo jihaynta. Habka shucaaca ee la qiyaasay waxaa loo helay dekedda 1 oo leh 50 ohm oo ku xiran dekedaha haray. Waxaa la arkay in qaabka shucaaca tijaabada ahi uu la mid yahay kii lagu ekaysiiyay CST, in kasta oo ay jireen qaar leexleexsan oo ay sabab u tahay qaybta khaldan ee ka kooban, milicsiga dekedaha terminal, iyo khasaaraha ku yimaadda xidhiidhka fiilada. Intaa waxaa dheer, naylon spacer ayaa la geliyey anteenada iyo milicsada MS, taas oo ah arrin kale oo saameynaysa natiijooyinka la arkay marka la barbar dhigo natiijooyinka la saadaaliyay.
Qaabka shucaaca anteenada MIMO ee la sameeyay (la'aanteed MS iyo MS) inta jeer ee 5.5 GHz waa la sawiray oo la tijaabiyay.
Waxaa muhiim ah in la ogaado in go'doominta dekedda iyo sifooyinka la xidhiidha ay lama huraan yihiin marka la qiimeynayo waxqabadka nidaamyada MIMO. Waxqabadka kala duwanaanshaha nidaamka MIMO ee la soo jeediyay, oo ay ku jiraan isku xidhka baqshadda (ECC) iyo faa'iidada kala duwanaanta (DG), ayaa la baadhay si loo muujiyo adkaanta nidaamka anteenada MIMO ee nashqadeeyay. ECC iyo DG anteenada MIMO waxaa loo isticmaali karaa in lagu qiimeeyo waxqabadkeeda maadaama ay yihiin dhinacyo muhiim u ah waxqabadka nidaamka MIMO. Qaybaha soo socda ayaa faahfaahin doona sifooyinkaan anteenada MIMO ee la soo jeediyay.
Isku xidhka baqshadda (ECC). Marka la tixgelinayo nidaam kasta oo MIMO ah, ECC ayaa go'aamisa heerka ay walxaha ka kooban isku xiraan midba midka kale ee ku saabsan hantidooda gaarka ah. Markaa, ECC waxay muujinaysaa heerka go'doominta kanaalka ee shabakadda isgaarsiinta wireless. ECC (isku xidhka isku xidhka baqshadda) ee nidaamka MIMO ee la horumariyay waxa lagu go'aamin karaa iyadoo lagu salaynayo S-parameters iyo qiiqa goobta fog. Laga soo bilaabo Eq. (7) iyo (8) ECC ee anteenada MIMO ee la soo jeediyay 31 waa la go'aamin karaa.
Isbahaysiga milicsiga waxaa matala Sii iyo Sij waxay u taagan tahay isku xidhka gudbinta. Qaababka shucaaca saddex-geesoodka ah ee anteenooyinka j-th iyo i-th waxaa bixiya tibaaxaha \(\vec{R}_{j} \bidix({\theta,\varphi} \right)\) iyo \( \vec {{R_{ i }}} xagal adag oo uu matalo \bidix( {\theta,\varphi} \right)\) iyo \({\Omega}\). Qalooca ECC ee anteenada la soo jeediyay ayaa lagu muujiyay Jaantuska 22a qiimihiisuna waa ka yar yahay 0.004, kaas oo aad uga hooseeya qiimaha la aqbali karo ee 0.5 ee nidaamka wireless. Sidaa darteed, qiimaha ECC ee la dhimay waxay ka dhigan tahay in nidaamka 4-dekedood ee MIMO ee la soo jeediyay uu bixiyo kala duwanaansho sare43.
Faa'iidada Kala-duwanaanta (DG) DG waa halbeegga waxqabadka nidaamka MIMO oo qeexaya sida nidaamka kala duwanaanshuhu u saameeyo awoodda shucaaca ah. Xiriirka (9) ayaa go'aamiya DG ee nidaamka anteenada MIMO ee la soo saaray, sida lagu qeexay 31.
Jaantuska 22b wuxuu muujinayaa jaantuska DG ee nidaamka MIMO ee la soo jeediyay, halkaasoo qiimaha DG uu aad ugu dhow yahay 10 dB. Qiimaha DG ee dhammaan anteenooyinka nidaamka MIMO ee nashqadeeyay ayaa ka sarreeya 9.98 dB.
Shaxda 1 waxa ay isbarbar dhigaysaa anteenada metasurface MIMO ee la soo jeediyay iyo hababka MIMO ee dhawaan la sameeyay. Isbarbardhiggu wuxuu tixgalinayaa cabirrada waxqabadka kala duwan, oo ay ku jiraan xajmiyeedka, faa'iidada, go'doominta ugu badan, waxtarka guud, iyo waxqabadka kala duwanaanta. Cilmi-baadhayaashu waxay soo bandhigeen noocyo kala duwan oo anteeno MIMO ah oo leh faa'iidooyin iyo farsamooyinka kobcinta go'doominta ee 5, 44, 45, 46, 47. Marka la barbardhigo shaqooyin hore loo daabacay, nidaamka MIMO ee la soo jeediyay oo leh muraayadaha metasurface ayaa ka sarreeya iyaga marka loo eego xajmiga xajmiga, faa'iidada, iyo go'doominta. Intaa waxaa dheer, marka la barbardhigo anteenooyinka la midka ah ee la soo sheegay, nidaamka MIMO ee la horumariyay wuxuu muujinayaa waxqabadka kala duwanaanshiyaha sare iyo guud ahaan waxtarka cabbir yar. In kasta oo anteenooyinka lagu sharraxay Qaybta 5.46 ay go'doon ka sarreeyaan anteenooyinkayaga la soo jeediyay, anteenooyinkan waxay la ildaran yihiin cabbir weyn, faa'iido hoose, xajmi xaddidan, iyo waxqabadka MIMO oo liita. Anteenada 4-dekedda ee MIMO ee lagu soo jeediyay 45 waxay muujinaysaa faa'iido iyo hufnaan sare, laakiin nashqaddeedu waxay leedahay go'doon hoose, cabbir weyn, iyo waxqabad kala duwanaansho liidata. Dhanka kale, nidaamka anteenada cabbirka yar ee lagu soo jeediyay 47 ayaa leh faa'iidooyin aad u hooseeya iyo baaxadda hawlgalka, halka nidaamkayaga MS ee ku saleysan 4-dekedda MIMO uu muujinayo cabbir yar, faa'iido sare, go'doomin sare iyo waxqabadka wanaagsan ee MIMO. Markaa, anteenada MIMO ee metasurface-ka la soo jeediyay waxay noqon kartaa tartan weyn oo loogu talagalay nidaamyada isgaarsiinta 5G-6 GHz ka hooseeya.
Anteeno MIMO oo ballaadhan oo afar-deked ah oo ka tarjumaysa metasurface-ka oo leh faa'iido sare iyo go'doon ayaa la soo jeediyay si ay u taageerto codsiyada 5G ee ka hooseeya 6 GHz. Xariiqda microstrip waxay quudisaa qayb ka soo ifbaxda labajibbaaran, kaas oo lagu gooyay labajibbaaran ee geesaha geesaha. Soo jeedinta MS iyo hawada sare ee anteenada waxaa lagu fuliyaa agab substrate la mid ah Rogers RT5880 si loo gaaro waxqabad aad u wanaagsan nidaamyada isgaarsiinta 5G ee xawaaraha sare leh. Anteenada MIMO waxay leedahay faa'iido balaadhan iyo faa'iido sare, waxayna bixisaa go'doomin dhawaaqa u dhexeeya qaybaha MIMO iyo hufnaan aad u fiican. Anteenada kaliya ee la sameeyay ayaa leh cabbir yar oo ah 0.58?0.58?0.02? oo leh 5 × 5 metasurface array, waxay bixisaa ballaaran 4.56 GHz hawlgalka bandwidth, 8 dBi faa'iido ugu sarreysa iyo hufnaan la qiyaasay sare. Anteenada MIMO ee afarta deked leh ee la soo jeediyay (2 × 2 array) waxaa loogu talagalay iyadoo si toos ah u toosinaysa anteeno kasta oo la soo jeediyay iyo anteeno kale oo leh cabbir dhan 1.05λ × 1.05λ × 0.02λ. Waxaa lagu talinayaa in la ururiyo a 10 × 10 MM array hoos 12mm sare MIMO anteeno ah, taas oo yareyn karta shucaaca dhabarka iyo yaraynaysaa isku xidhka ka dhexeeya qaybaha MIMO, si ay u horumariyaan faa'iido iyo go'doomin. Natiijooyinka tijaabada iyo jilitaanka ayaa muujinaya in nooca MIMO ee la sameeyay uu ku shaqayn karo xaddi badan oo soo noqnoqda oo ah 3.08–7.75 GHz, oo daboolaya spectrum 5G ee ka hooseeya 6 GHz. Intaa waxaa dheer, anteenada MIMO ee MS-ku salaysan ee la soo jeediyay waxay hagaajinaysaa faa'iidooyinkeeda 2.9 dBi, iyada oo gaareysa faa'iidada ugu badan ee 8.3 dBi, waxayna bixisaa go'doomin heer sare ah (> 15.5 dB) inta u dhaxaysa qaybaha MIMO, taas oo ansaxinaysa wax ku biirinta MS. Intaa waxaa dheer, anteenada MIMO ee la soo jeediyay waxay leedahay waxtarka guud ee celceliska sarreeya ee 82% iyo masaafad hoose oo ka dhexjirta 22 mm. Anteenadu waxay soo bandhigaysaa waxqabadka kala duwanaanta MIMO ee heersare ah oo ay ku jiraan DG aad u sarreeya (in ka badan 9.98 dB), ECC aad u hooseeya (in ka yar 0.004) iyo qaabka shucaaca aan jiho lahayn. Natiijooyinka cabbirku waxay aad ugu eg yihiin natiijooyinka jilitaanka. Tilmaamahani waxay xaqiijinayaan in nidaamka anteenada MIMO ee afarta deked leh ay u noqon karto doorasho macquul ah nidaamyada isgaarsiinta 5G ee kala duwanaanshaha soo noqnoqda ee 6 GHz-hoosaadka.
Cowin wuxuu ku siin karaa anteeno PCB ballaaran oo 400-6000MHz ah, iyo taageero si loo naqshadeeyo anteeno cusub iyadoo loo eegayo shuruudahaaga, fadlan nala soo xiriir si aan shaki lahayn haddii aad wax codsi ah qabto.