在毫米波MIMO系统中提高增益和偏振性能的metasurface集成Al2O3陶介电共振器
Sateesh Kumar Yadav1, Ajay Kumar Dwivedi2, Deepak Sigroha3
1Department of Electronics and Communication Engineering, Motilal Nehru National Institute of Technology Allahabad, Prayagraj, UP, India.
Scientific reports
|December 8, 2025
概括
这项研究介绍了一种新型的双端口介电共振器天线,使用烯酸和用于毫米波应用的超表面. 该设计实现了高增益和循环极化,适用于5G FR2频段.
科学领域:
- 电磁学和应用物理学
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 天线理论和设计.
背景情况:
- 毫米波 (mmWave) 频率对于下一代无线通信系统至关重要,需要高效,紧的天线解决方案.
- 介电共振器天线 (DRA) 在尺寸和性能方面具有优势,但同时实现高增益和圆极化仍然是一个挑战.
- 超表面为操纵电磁波提供了一种强大的工具,可以实现增强的天线特性.
研究的目的:
- 为毫米波应用设计和描述一个双端口介电共振器天线 (DRA) 集成的 metasurface 基层.
- 为了在5G FR2频段内实现高增益,循环极化和高效辐射.
- 探索将介电陶材料和工程元面相结合的协同效应,以获得先进的天线性能.
主要方法:
- 一个双端口化 (Al2O3) DRA的设计是通过光圈合激发HEM11δ模式,以提供高效的辐射.
- 在基板上设计了一个双C形槽,以产生直角模式,从而实现圆极化.
- 一个双阴性 (DNG) 超表面镜头与DRA相连,以增强辐射特性和收益.
主要成果:
- 天线在27.65和28.75 GHz之间有效运行,从27.8到28.45 GHz实现圆形偏振.
- 超表面基层将实现的增益增加到大约11dBi,同时保持阻抗和极化.
- 实验结果显示,宽侧辐射模式稳定,相互合低 (< -25 dB),多样性参数优异 (ECC < 0.02,DG ≈ 10 dB).
结论:
- 介电陶和超表面的整合为高收益,循环偏振和体积减小的毫米波天线提供了协同方法.
- 工程介电超表面架构显示出在授权的5G FR2频段中的应用具有显著的前景.
- 这种设计为开发未来无线通信系统的先进天线解决方案提供了可行的途径.
