针对5G毫米波应用的高隔离性16端口大规模MIMO天线为基础的负指数元材料
Alya Ali Musaed1, Samir Salem Al-Bawri2, Wazie M Abdulkawi3
1Space Science Centre, Climate Change Institute, Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM), 43600, Bangi, Malaysia.
Scientific reports
|January 3, 2024
概括
这项研究介绍了一种高收益,高效的16端口大型多输入多输出 (mMIMO) 天线,用于毫米波使用. 超材料显著提高性能,达到20dBi增益和99%的效率.
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:
- 毫米波 (mmWave) 通信系统需要高性能天线来增加带宽和数据速率.
- 大规模多输入多输出 (mMIMO) 天线系统提供了显著的光谱效率增长,但在元件合和效率方面面临着挑战.
- 超材料提供独特的电磁特性,可以利用这些特性来克服天线设计的局限性.
研究的目的:
- 为毫米波应用提出和验证一个16端口的mMIMO天线系统.
- 为了提高天线增益,效率和隔离,使用双重和epsilon负 (DNG/ENG) 超材料.
- 分析超材料对天线性能指标的影响,包括多样性增益和包裹相关系数.
主要方法:
- 一个在25.5-29 GHz频段工作的64元的mMIMO天线阵列的设计.
- 集成DNG和ENG元材料单元电池以减轻合和增强增益.
- 基于元材料的mMIMO天线系统的制造和测量.
- 分析MIMO性能参数,如隔离,增益,效率,多样性增益和包裹相关系数.
主要成果:
- 实现了20dBi的最大增益和高达99%的效率.
- 证明了更好的隔离,达到25dB的测量值.
- 通过使用 ENG 超材料单元细胞成功缓解了元件合.
- 使用DNG元材料反射器进一步提高天线收益.
结论:
- 拟议的基于元材料的mMIMO天线系统为高性能毫米波应用提供了可行的解决方案.
- 集成DNG/ENG元材料有效地提高了关键的天线参数,如增益,效率和隔离.
- 该天线的性能特性使其适合用于要求高数据吞吐量的下一代无线通信系统.
