基于小型天线阵列的新型超材料技术用于可重新配置的MIMO系统.

科学领域:

• 电气工程 电气工程
• 电磁学 电磁学 电磁学 电磁学
• 天线理论天线理论

背景情况:

• 微型天线对于现代无线通信系统至关重要,尤其是多输入多输出 (MIMO) 应用.
• 在紧的天线设计中实现高性能和可调性往往需要复杂的偏移电路.
• 低于6 GHz的频段对于5G和超越无线技术越来越重要.

研究的目的:

• 为6GHz以下的MIMO系统提出一个高度小型化的,可重新配置的微条形天线阵列.
• 研究用于天线性能控制的超材料和光子切换的使用.
• 在大规模的MIMO环境中评估拟议天线的无线通道性能.

主要方法:

• 设计一个由两个元素组成的微条带天线阵列,其中包括曲线和数字间电容器.
• 使用Minkowski碎形形态元材料 (MTM) 列进行元素分离.
• 采用光子工艺与光依赖电阻 (LDR) 进行可调节带宽和增强控制.
• 用于天线优化和实验验证制造的双元阵列的参数研究.

主要成果:

• 在FR-4基板上以3GHz的速度实现了0.08λ的分离距离的小型化天线.
• 从3到5.5 GHz获得可调节的频率带宽,最大增益为4.5dBi.
• 已证明适用于大型MIMO数组 (64x64),达到0.15以下的最大比特错误率 (BER) 和2Gbps的通道容量 (CC).
• 实验结果与模拟数据有很好的一致性.

结论:

• 拟议的小型化微条形天线阵列为6GHz以下的MIMO系统提供了一个新的,可重新配置的解决方案.
• 光子控制机制有效地消除了复杂偏移电路的需要,简化了设计.
• 在带宽,增益和无线通道特性方面,天线的性能使其非常适合未来的大规模MIMO部署.