O lenei galuega o lo'o fa'atūina ai se fa'apipi'i tu'ufa'atasiga tele-fa'aofi tele-output (MIMO) metasurface (MS) wideband antenna mo sub-6 GHz lima o augatupulaga (5G) faiga feso'ota'iga uaealesi. O le mea fou iloga o le polokalama MIMO fuafuaina o lona lautele faʻagaioia bandwidth, maualuga tupe maua, kilia intercomponent laiti, ma le vavae ese lelei i totonu o vaega MIMO. O le mea e susulu ai le antenna o lo'o tipi fa'alilolilo, fa'avae vaega, ma fa'aoga metasurfaces e fa'aleleia ai le fa'atinoga o le antenna. O le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga tu'ufa'atasia fa'atasi MS antenna e iai la'ititi la'ititi o le 0.58λ × 0.58λ × 0.02λ. I'uga fa'ata'ita'iga ma fua fa'atatau e fa'aalia ai le fa'atinoga o feso'ota'iga lautele mai le 3.11 GHz i le 7.67 GHz, e aofia ai le maualuga maualuga na maua e 8 dBi. O le fa-element MIMO system ua mamanuina ina ia taʻitasi antenna faʻatasi i le tasi ma le isi aʻo faʻatumauina le lapoʻa faʻatusatusa ma le lautele lautele faʻatinoga mai le 3.2 i le 7.6 GHz. O le faʻataʻitaʻiga MIMO fuafuaina ua mamanuina ma faʻapipiʻiina i luga o le Rogers RT5880 substrate ma le maualalo o le gau ma le laʻititi o le 1.05? 1.05? 0.02?, ma o lona fa'atinoga o lo'o iloiloina i le fa'aogaina o le fa'aputuga fa'auma tapuni fa'aputu fa'atasi ma le 10 x 10 mama vaelua. O mea fa'avae e tutusa. O le fa'ata'ita'iga o le backplane metasurface e matua fa'aitiitia ai le fa'avevela i tua o le antenna ma fa'aogaina le eletise eletise, ma fa'aleleia atili ai le bandwidth, maua, ma le fa'aesea o vaega MIMO. Pe a faatusatusa i antenna MIMO o loʻo i ai nei, o le 4-port MIMO antenna ua faʻatulagaina e maua ai le maualuga o le 8.3 dBi faʻatasi ai ma le aofaʻi atoa o le lelei e oʻo atu i le 82% i le 5G sub-6 GHz band ma o loʻo malilie lelei ma fua faʻatatau. E le gata i lea, o le atinaʻe MIMO antenna o loʻo faʻaalia le lelei tele o faʻatinoga i tulaga o le teutusi faʻamaopoopo faʻatasi (ECC) e itiiti ifo i le 0.004, faʻaputuga eseese (DG) e tusa ma le 10 dB (> 9.98 dB) ma le faʻaesea maualuga i le va o vaega MIMO (> 15.5 dB). uiga. O le mea lea, o le antenna MIMO faʻavae MS ua faʻamaonia lona faʻaogaina mo fesoʻotaʻiga fesoʻotaiga i lalo ifo o le 6 GHz 5G.
5G tekinolosi o se tulaga maoae le alualu i luma i fesootaiga uaealesi lea o le a mafai ai ona vave ma sili atu ona malupuipuia fesootaiga mo le faitau piliona o masini fesootai, maua ai aafiaga o tagata faaaoga i le "zero" latency (latency o le itiiti ifo i le 1 millisecond), ma faailoa atu tekinolosi fou, e aofia ai le faaeletonika. Tausiga faʻafomaʻi, aʻoaʻoga faʻapitoa. , 'a'ai atamai, fale atamai, mea moni fa'apitoa (VR), faleoloa atamai ma le Initaneti o Ta'avale (IoV) o lo'o suia ai o tatou olaga, sosaiete ma alamanuia1,2,3. E vaevaeina e le US Federal Communications Commission (FCC) le fusi o alaleo 5G i fa'aupuga fa'alava4. Ole laina ole ala ole ala ole 6 GHz e fiafia i ai tagata su'esu'e ona e mafai ai ona feso'ota'i mamao mamao ma maualuga fa'amaumauga5,6. Ole vaega ole alaleo ole sub-6 GHz 5G mo fesoʻotaʻiga 5G i le lalolagi atoa o loʻo faʻaalia i le Ata 1, e faʻaalia ai o loʻo mafaufau uma atunuu i lalo ole 6 GHz alaleo mo fesoʻotaʻiga 5G7,8. Antennas o se vaega taua o fesoʻotaʻiga 5G ma o le a manaʻomia le tele o nofoaga faʻavae ma faʻaoga faʻaoga antennas.
Microstrip patch antennas ei ai le lelei o le manifinifi ma le fausaga mafolafola, ae faʻatapulaʻaina i le bandwidth ma gain9,10, o le tele o suʻesuʻega na faia e faʻateleina ai le maua ma le bandwidth o le antenna; I tausaga talu ai nei, metasurfaces (MS) ua faʻaaogaina lautele i tekinolosi antenna, aemaise lava le faʻaleleia atili o tupe maua ma le gaosiga11,12, ae ui i lea, o nei antenna e faʻatapulaʻaina i se tasi uafu; O tekonolosi MIMO o se vaega taua o fesoʻotaʻiga uaealesi aua e mafai ona faʻaogaina le tele o antenna i le taimi e tasi e faʻasalalau ai faʻamatalaga, faʻaleleia ai le fuainumera o faʻamaumauga, faʻaogaina lelei, gafatia o le alalaupapa, ma le faʻamaoni13,14,15. MIMO antennas o ni sui tauva mo talosaga 5G aua e mafai ona latou faʻasalalau ma maua faʻamatalaga i luga o le tele o auala e aunoa ma le manaʻomia o le mana faaopoopo16,17. O le fesoʻotaʻiga faʻatasi i le va o vaega MIMO e faʻalagolago i le nofoaga o elemene MIMO ma le mauaina o le antenna MIMO, o se luʻitau tele mo tagata suʻesuʻe. O ata 18, 19, ma le 20 o loʻo faʻaalia ai le tele o antenna MIMO o loʻo faʻaogaina i le 5G sub-6 GHz band, o loʻo faʻaalia uma ai le vavae ese o le MIMO ma le faʻatinoga. Ae ui i lea, o le mauaina ma le faʻaogaina o bandwidth o nei faiga faʻatulagaina e maualalo.
Metamaterials (MMs) o mea fou ia e le o iai i le natura ma e mafai ona faʻaogaina galu electromagnetic, ma faʻaleleia ai le faʻatinoga o antennas21,22,23,24. O loʻo faʻaaogaina nei le MM i tekinolosi antenna e faʻaleleia ai le mamanu o le radiation, bandwidth, gain, ma le vavaeeseina i le va o elemene elemene ma fesoʻotaʻiga fesoʻotaʻiga uaealesi, e pei ona talanoaina i le 25, 26, 27, 28. I le 2029, o le fa-element MIMO system e faʻavae metasurface, lea o loʻo faʻapipiʻiina ai le vaega o le antenna i le va o le metasurface ma le eleele e aunoa ma se va o le ea, lea e faʻaleleia ai le faatinoga o le MIMO. Ae ui i lea, o lenei mamanu e sili atu lona lapopoa, maualalo le faʻaogaina o taimi ma faʻalavelave lavelave. O se fusi fa'aeletise (EBG) ma le fa'aogaina o le eleele o lo'o aofia i totonu o le fa'atonuga 2-port wideband MIMO antenna e fa'aleleia ai le tu'uesea o vaega MIMO30. O le antenna fuafuaina e lelei le fa'atinoga o le MIMO ma le va'aiga lelei i le va o antenna MIMO e lua, ae fa'aaoga na'o le lua vaega MIMO, o le a maualalo le tupe maua. E le gata i lea, o le in31 na faʻatulagaina foi se ultra-wideband (UWB) lua-tau MIMO antenna ma suʻesuʻeina lona faʻatinoga o le MIMO e faʻaaoga ai metamaterials. E ui lava o lenei antenna e mafai ona faʻaogaina le UWB, o lona mauaina e maualalo ma o le vavae ese i le va o antenna e lua e leaga. O le galuega i le 32 o loʻo tuʻuina mai ai se 2-port MIMO system e faʻaogaina ai le electromagnetic bandgap (EBG) reflectors e faʻateleina ai le tupe maua. E ui lava o le atinaʻe antenna array e maualuga le maua ma lelei le MIMO diversity performance, o lona lapoʻa tele e faigata ai ona faʻaoga i masini fesoʻotaʻiga e sosoo ai. O le isi antenna broadband faʻavae faʻataʻitaʻi na fausia i le 33, lea na tuʻufaʻatasia ai le faʻataʻitaʻiga i lalo o le antenna faʻatasi ai ma le tele o le 22 mm gap, o loʻo faʻaalia ai le maualuga maualalo o le 4.87 dB. Pepa 34 o loʻo faʻatulagaina se faʻailoga MIMO antenna mo mmWave talosaga, lea e tuʻufaʻatasia ma le MS layer e faʻaleleia ai le tuʻuesea ma le mauaina o le MIMO system. Ae ui i lea, o lenei antenna e maua ai le lelei ma le tuʻuesea, ae e faʻatapulaʻaina le bandwidth ma le leaga o mea faʻainisinia ona o le va tele o le ea. I se tulaga talitutusa, i le 2015, o se tolu-paiga, 4-port bowtie-foliga metasurface-integrated antenna MIMO na fausia mo fesoʻotaʻiga mmWave ma le maualuga maualuga o le 7.4 dBi. B36 MS o loʻo faʻaaogaina i tua o le 5G antenna e faʻateleina ai le antenna gain, lea e galue ai le metasurface o se faʻaaliga. Ae ui i lea, o le fausaga MS e le tutusa ma ua itiiti le gauai atu i le fausaga o le iunite.
E tusa ai ma faʻamatalaga o loʻo i luga, e leai se tasi o antenna o loʻo i luga e maua ai le maualuga, faʻaesea sili, MIMO faʻatinoga ma le lautele lautele. O le mea lea, o loʻo i ai pea le manaʻoga mo se metasurface MIMO antenna e mafai ona ufiufi le lautele o alaleo 5G alaleo i lalo ole 6 GHz ma le maualuga o le maua ma le vavae ese. Mafaufau i tapulaʻa o tusitusiga o loʻo taʻua i luga, o le faʻaogaina o le antenna antenna MIMO e fa-element faʻatasi ai ma le maualuga o le maua ma le lelei tele o faʻatinoga eseese o loʻo faʻatulagaina mo sub-6 GHz faiga fesoʻotaʻiga uaealesi. E le gata i lea, o le antenna MIMO fuafuaina o loʻo faʻaalia ai le vaʻaia lelei i le va o vaega MIMO, vaʻa elemene laiti, ma le maualuga o le faʻamalositino. O le antenna patch o loʻo tipi faʻatasi ma tuʻu i luga o le metasurface ma le 12mm ea va, lea e atagia mai ai le faʻavevela mai le antenna ma faʻaleleia ai le maua o le antenna ma le faʻatonuina. E le gata i lea, o le antenna e tasi ua fuafuaina e faʻaaogaina e fausia ai se fa-elemene MIMO faʻatasi ai ma le maualuga o le MIMO faʻatinoga e ala i le faʻatulagaina o antenna taʻitasi i le tasi i le isi. O le antenna MIMO atiaʻe na faʻapipiʻiina i luga o le 10 × 10 MS faʻatasi ma se kopa pito i tua e faʻaleleia ai le faʻaogaina o le faʻaogaina. O le mamanu o loʻo faʻaalia ai le lautele o gaioiga faʻaogaina (3.08-7.75 GHz), maualuga le maua o le 8.3 dBi ma le maualuga maualuga o le faʻaogaina o le 82%, faʻapea foʻi ma le vaʻaia lelei o le sili atu i le -15.5 dB i le va o vaega antenna MIMO. O le MS-based MIMO antenna na faʻataʻitaʻiina i le faʻaogaina o le 3D electromagnetic software package CST Studio 2019 ma faʻamaonia e ala i suʻesuʻega faʻataʻitaʻiga.
O lenei vaega o loʻo tuʻuina atu ai se faʻamatalaga auʻiliʻili i le fausaga faʻatulagaina ma le faʻavaeina o le antenna e tasi. E le gata i lea, o faʻamatalaga faʻataʻitaʻiga ma mataʻituina o loʻo talanoaina auiliili, e aofia ai faʻasalalauga faʻasalalau, maua, ma le faʻaogaina atoa ma le leai o ni metasurfaces. O le faʻataʻitaʻiga antenna na fausia i luga o le Rogers 5880 maualalo le leiloa dielectric substrate ma le mafiafia o le 1.575mm ma se dielectric tumau o 2.2. Ina ia atiaʻe ma faʻataʻitaʻiina le mamanu, na faʻaaogaina ai le pusa simulator electromagnetic CST studio 2019.
O le ata 2 o lo'o fa'aalia ai le fa'ata'ita'iga ma le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga o se antenna elemene e tasi. E tusa ai ma fa'atusatusaga fa'a-matematika mautu37, o le antenna e aofia ai le laina fafaga fa'ameamea fa'alaua'itele nofoaga ma se kopa eleele va'alele (e pei ona fa'amatalaina i le Laasaga 1) ma fa'alogoina i se bandwidth vaapiapi tele i le 10.8 GHz, e pei ona fa'aalia i le Ata 3b. Ole lapo'a muamua ole antenna radiator e fa'atatau ile so'otaga fa'a-matematika37:
O le \(P_{L}\) ma le \(P_{w}\) o le umi ma le lautele o le patch, c o loʻo faʻatusalia le saoasaoa o le malamalama, \(\ gamma_ {r} \) o le dielectric tumau o le substrate. . , \(\gamma_{reff }\) o lo'o fa'atusalia le aoga dielectric aoga o le nofoaga fa'avevela, \(\Delta L\) o lo'o fa'atusalia le suiga i le umi o le nofoaga. O le antenna backplane sa sili ona lelei i le laasaga lona lua, faʻateleina le bandwidth impedance e ui lava i le maualalo o le bandwidth impedance o le 10 dB. I le vaega lona tolu, o le tulaga fafaga e siitia i le itu taumatau, lea e faʻaleleia ai le bandwidth impedance ma le faʻafetauiga o le antenna fuafuaina38. I lenei laʻasaga, o loʻo faʻaalia e le antenna se bandwidth faʻaogaina lelei o le 4 GHz ma e aofia ai foʻi le fusi o alaleo i lalo ole 6 GHz i le 5G. O le vaega lona fa ma le fa'ai'u e aofia ai le togiina o tootoo sikuea i tulimanu fa'afeagai o le nofoaga fa'avevela. O lenei avanoa e matua faʻalauteleina ai le bandwidth 4.56 GHz e ufiufi lalo-6 GHz 5G alaleo mai le 3.11 GHz i le 7.67 GHz, e pei ona faʻaalia i le Ata 3b. O vaaiga pito i luma ma lalo o le mamanu fuafuaina o loʻo faʻaalia i le Ata 3a, ma o faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga manaʻomia mulimuli e faʻapea: 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) Va'aiga pito i luga ma tua o le antenna ta'itasi fuafuaina (CST STUDIO SUITE 2019). (b) S-parameter curve.
Metasurface o se faaupuga e fa'asino i se fa'asologa fa'avaitaimi o sela iunite o lo'o i se mamao mai le tasi ma le isi. Metasurfaces o se auala aoga e faʻaleleia ai le faʻatinoga o le faʻasalalauga antenna, e aofia ai le bandwidth, maua, ma le vavaeeseina i le va o vaega MIMO. Ona o le a'afiaga o le fa'asalalauina o galu i luga o le fogaeleele, o metasurfaces e fa'atupuina fa'aopoopo resonances e saofagā i le fa'aleleia atili o le fa'atinoga o antenna39. O lenei galuega o loʻo faʻatulagaina ai se epsilon-negative metamaterial (MM) iunite o loʻo faʻaogaina i le 5G band i lalo ole 6 GHz. O le MM faʻatasi ai ma se vaega o le 8mm × 8mm na atiae i luga o se mea maualalo Rogers 5880 substrate faʻatasi ai ma le dielectric tumau o le 2.2 ma le mafiafia o le 1.575mm. O le MM resonator patch e sili ona lelei e aofia ai se mama vaelua totonu o loʻo fesoʻotaʻi i mama vaelua fafo e lua, e pei ona faʻaalia i le Ata 4a. O le Ata 4a o lo'o fa'aoto'oto ai fa'ata'otoga fa'ai'uga fa'asilisili o le fa'atulagaina MM fuafuaina. Mulimuli ane, 40 × 40 mm ma le 80 × 80 mm metasurface layers na fausia e aunoa ma se kopa pito i tua ma faʻatasi ai ma se kopa pito i tua e faʻaaoga ai le 5 × 5 ma le 10 × 10 cell arrays, i le faasologa. O le fausaga MM fuafuaina na faʻataʻitaʻiina e faʻaaoga ai le 3D electromagnetic modeling software "CST studio suite 2019". O se faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o le MM faʻatulagaina faʻatulagaina ma le faʻatulagaina o fuataga (lua-port network analyzer PNA ma waveguide port) o loʻo faʻaalia i le Ata 4b e faʻamaonia ai le CST simulation iʻuga e ala i le suʻeina o le tali moni. O le fa'atulagaina o fua na fa'aogaina ai se su'esu'ega feso'ota'iga fa'asologa o Agilent PNA fa'atasi ai ma fa'auiga fa'a-coaxial e lua (A-INFOMW, numera vaega: 187WCAS) e lafo ma maua fa'ailoga. O se faʻataʻitaʻiga 5 × 5 array na tuʻuina i le va o faʻataʻitaʻiga coaxial e lua e fesoʻotaʻi i le uaea coaxial i se suʻega fesoʻotaʻiga lua-taulaga (Agilent PNA N5227A). O le Agilent N4694-60001 calibration kit o loʻo faʻaaogaina e faʻavasega ai le suʻega fesoʻotaʻiga i totonu o se pailate. O le fa'ata'ita'iga ma le CST o lo'o va'aia le fa'ata'ape'apeina o fa'asologa o le fa'ata'ita'iga MM fa'atulagaina o lo'o fa'aalia i le Ata 5a. E mafai ona vaʻaia o le MM faʻatulagaina o loʻo faʻaalia i le laina ole 5G i lalo ole 6 GHz. E ui lava i le laʻititi laʻititi o le bandwidth o le 10 dB, o faʻataʻitaʻiga ma faʻataʻitaʻiga e tutusa lelei. Ole tele ole resonant, bandwidth, ma le amplitude o le resonance o loʻo matauina e laʻititi ese mai le faʻataʻitaʻiga, e pei ona faʻaalia i le Ata 5a. O nei eseesega i le va o le matauina ma le faʻataʻitaʻiina o taunuuga e mafua ona o le le atoatoa o le gaosiga, laiti kilia i le va o le faʻataʻitaʻiga ma le faʻataʻitaʻiga o ports, faʻafesoʻotaʻi aʻafiaga i le va o vaʻa taʻavale ma vaega o faʻasologa, ma faʻapalepale fua. E le gata i lea, o le tu'u sa'o o le fa'ata'ita'iga ua atia'e i le va o ta'iala ta'avale i le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga e ono tula'i mai ai se suiga resonance. E le gata i lea, na matauina le pisapisao e leʻi manaʻomia i le taimi o le faʻavasegaina o vaega, lea na mafua ai le faʻalavelave i le va o numera ma fua fua. Ae ui i lea, e ese mai i nei faigata, o le MM array prototype o loʻo faʻatulagaina e faʻatino lelei ona o le malosi o fesoʻotaʻiga i le va o faʻataʻitaʻiga ma faʻataʻitaʻiga, e fetaui lelei mo le sub-6 GHz 5G telefoni fesoʻotaʻiga.
(a) Fuafuaga o le potu (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) Ata o le seti MM fuaina.
(a) Fa'ata'ita'iga ma fa'amaoniga o pupuni fa'ata'apeina o le fa'ata'ita'iga metamaterial. (b) Pi'o faifaipea dielectric o se sela iunite MM.
Fa'ata'ita'iga lelei talafeagai e pei o le fa'aauau pea o le dielectric, fa'amaneta matala, ma fa'asino fa'asino sa su'esu'eina i le fa'aogaina o le fa'aogaina o metotia fa'ata'ita'iga a le CST electromagnetic simulator e fa'avasega atili ai le amio a le cell unit MM. O faʻamaufaʻailoga MM lelei e maua mai i faʻasalalauga faʻasalalau e faʻaaoga ai se auala toe faʻaleleia malosi. O fa'atusatusaga fa'asologa o felauaiga ma fa'ata'ita'iga nei: (3) ma le (4) e mafai ona fa'aoga e fa'atatau ai le fa'ailoga fa'asolosolo ma le fa'alavelave (silasila i le 40).
O vaega moni ma mafaufauga o le tagata fa'afoe o lo'o fa'atusalia e le (.)' ma le (.)” fa'asologa, ma o le tau aofa'i m e fetaui ma le fa'asino fa'asino tonu. Dielectric tumau ma permeability e fuafuaina e fua faatatau \(\varepsilon {} = {}n/z,\) ma \(\mu = nz\), lea e faavae i luga o le impedance ma faasino faasino, faasologa. O le faʻaogaina o le dielectric faʻaauau pea o le MM fausaga o loʻo faʻaalia i le Ata 5b. I le resonant frequency, o le lelei o le dielectric tumau e leaga. Fa'atusa 6a,b o lo'o fa'aalia ai tulaga taua o le fa'aogaina lelei (μ) ma le fa'ailoga fa'asolosolo lelei (n) o le sela iunite fuafuaina. O le mea moni, o mea e maua mai e faʻaalia ai tulaga taua moni e latalata ile zero, lea e faʻamaonia ai le epsilon-negative (ENG) meatotino o le MM fuafuaina. E le gata i lea, e pei ona faʻaalia i le Ata 6a, o le resonance i le permeability latalata i le zero e matua fesoʻotaʻi ma le tele o taimi. O le cell unit ua atiaeina o loʻo i ai se faʻailoga le lelei (Fig. 6b), o lona uiga e mafai ona faʻaaogaina le MM fuafuaina e faʻaleleia ai le faʻatinoga o le antenna21,41.
O le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'i o se antenna broadband e tasi na fau e fa'ata'ita'i fa'ata'ita'i le mamanu fuafuaina. O ata 7a,b o lo'o fa'aalia ai ata o le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga tasi, ona vaega fa'avae ma le fa'atulagaina o fua fa'atatau (SATIMO). Ina ia faʻaleleia le faʻatinoga o le antenna, o loʻo tuʻuina le metasurface ua atiaʻe i luga o laulau i lalo o le antenna, e pei ona faʻaalia i le Ata 8a, ma le maualuga h. E tasi le 40mm x 40mm fa'a-lua fa'afanua metasurface sa fa'aogaina i tua o le antenna tasi i le 12mm vaeluaga. E le gata i lea, o se metasurface ma se backplane o loʻo tuʻuina i le pito i tua o le antenna tasi i le mamao o le 12 mm. A maeʻa ona faʻaogaina le metasurface, o le antenna tasi e faʻaalia ai se faʻaleleia atili o le faʻatinoga, e pei ona faʻaalia i Ata 1 ma 2. Faʻata 8 ma 9. Faʻataʻitaʻiga 8b o loʻo faʻaalia ai ata faʻataʻitaʻi ma fuaina mo le antenna tasi e aunoa ma ni metasurfaces. E taua le matauina o le fusi o le antenna ma se metasurface e tutusa lelei ma le fusi o le antenna e aunoa ma se metasurface. O ata 9a,b o loʻo faʻaalia ai se faʻatusatusaga o le faʻaogaina ma le mataʻituina o le antenna tasi ma le lelei atoatoa e aunoa ma le MS i le fusi o alaleo. E mafai ona vaʻaia, pe a faʻatusatusa i le antenna e le o le metasurface, o le mauaina o le antenna metasurface e matua faʻaleleia, faʻateleina mai le 5.15 dBi i le 8 dBi. O le mauaina o le metasurface tasi-papa, lua-laupapa metasurface, ma le tasi antenna faʻatasi ma le backplane metasurface faʻateleina e 6 dBi, 6.9 dBi, ma 8 dBi, faasologa. Pe a faʻatusatusa i isi metasurfaces (tasi-layer ma lua-layer MCs), o le mauaina o se antenna metasurface e tasi ma se kopa pito i tua e oʻo atu i le 8 dBi. I lenei tulaga, o le metasurface e galue e pei o se faʻaaliga, faʻaitiitia ai le faʻamalama o tua o le antenna ma faʻaogaina le galu electromagnetic i-vaega, ma faʻateleina ai le faʻaogaina o le antenna ma o le mea lea e maua ai. O se su'esu'ega o le lelei atoatoa o se antenna e tasi e aunoa ma ni metasurfaces o lo'o fa'aalia i le Ata 9b. E taua le maitauina o le lelei o se antenna ma le leai o se metasurface e toetoe lava tutusa. I le laina maualalo maualalo, o le antenna e faʻaitiitia teisi. O fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'i ma fa'ata'ita'iga fa'asili ma fa'aoga lelei o lo'o fetaui lelei. Ae ui i lea, o loʻo i ai sina eseesega i le va o faʻataʻitaʻiga ma faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga ona o faaletonu o gaosiga, faʻapalepale fua, leiloa fesoʻotaʻiga SMA, ma le gau o le uaea. E le gata i lea, o le antenna ma le MS reflector o loʻo tu i le va o le nylon spacers, o se isi faʻafitauli e aʻafia ai taunuʻuga mataʻituina pe a faʻatusatusa i taunuʻuga faʻataʻitaʻiga.
O le ata (a) o lo'o fa'aalia ai le antenne tasi ua mae'a ma ona vaega fa'atasi. (b) Fa'atulagaina o fua fa'alatalata (SATIMO).
(a) Antenna fa'afiafiaga e fa'aaoga ai ata fa'aata (CST STUDIO SUITE 2019). (b) Fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'i ma fa'ata'ita'iga o se antenna e tasi e aunoa ma MS.
Fa'ata'ita'iga ma fua fa'ai'uga o (a) maua maua ma (b) le lelei atoatoa o le antenne aafiaga metasurface fuafuaina.
Su'esu'ega fa'asologa o la'au fa'aaoga MS. Ole fua ole antenna e tasi na faia ile SATIMO Near-Field Experimental Environment ole UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory. Ata 10a, b o loʻo faʻaalia ai le faʻataʻitaʻiina ma le matauina o mamanu E-vaalele ma le H-vaalele i le 5.5 GHz mo le antenna tasi ua fuafuaina ma le MS ma leai. O le antenna ta'itasi ua atia'e (e aunoa ma le MS) e maua ai se fa'asologa fa'aavevela fa'alua fa'atasi ma fa'atauga pito. A maeʻa ona faʻaogaina le faʻataʻitaʻiga a le MS, e tuʻuina atu e le antenna se mamanu faʻasalalau e tasi ma faʻaitiitia ai le maualuga o pito i tua, e pei ona faʻaalia i Ata 10a, b. E taua le matauina o le mamanu antenna e tasi ua fuafuaina e sili atu ona mautu ma e tasi le itu i tua ma pito pito i lalo pe a faʻaaogaina se metasurface ma se kopa pito i tua. O le MM array reflector ua faʻatulagaina e faʻaitiitia ai le pito i tua ma le itu pito o le antenna aʻo faʻaleleia le faʻatinoga o le radiation e ala i le faʻatonuina o le taimi nei i itu e tasi (Fig. 10a, b), ma faʻateleina ai le maua ma le faʻatonuga. Sa maitauina o le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga e toetoe lava a fa'atusaina ma le fa'ata'ita'iga a le CST, peita'i na fesuisuia'i teisi ona o le fa'aletonu o vaega eseese o lo'o fa'apotopotoina, fua fa'apalepale, ma le gau o uaea. E le gata i lea, na faʻapipiʻi le vaʻa o le nylon i le va o le antenna ma le MS reflector, o se isi faʻafitauli e aʻafia ai iʻuga mataʻituina pe a faʻatusatusa i faʻamaumauga numera.
O le mamanu faʻavevela o le antenna tasi na atiaʻe (e aunoa ma MS ma MS) ile taimi ole 5.5 GHz na faʻataʻitaʻiina ma tofotofoina.
O lo'o fa'aalia i le Ata 11 le fa'ata'atiaga ole antenna a le MIMO ma e aofia ai fa'aantenna tasi e fa. O vaega e fa o le antenna MIMO o loʻo faʻatulagaina faʻatasi i le tasi ma le isi i luga o se substrate o fua 80 × 80 × 1.575 mm, e pei ona faʻaalia i le Ata 11. O le MIMO antenna fuafuaina o loʻo i ai le va o elemene o le 22 mm, lea e laʻititi nai lo le lata mai le mamao fa'atasi o le antenna. MIMO antenna ua atiaʻe. E le gata i lea, o se vaega o le vaalele eleele o loʻo tu i le auala tutusa e pei o se antenna tasi. O fa'atusa fa'atusa o antenna MIMO (S11, S22, S33, ma S44) o lo'o fa'aalia i le Ata 12a o lo'o fa'aalia ai le amio tutusa e pei o se antenna elemene e tasi o lo'o fa'asolo i le 3.2-7.6 GHz band. O le mea lea, o le bandwidth impedance o le MIMO antenna e tutusa lelei lava ma le tasi antenna. O le fesoʻotaʻiga i le va o vaega o le MIMO o le mafuaʻaga autu lea mo le faʻaitiitia o le bandwidth o antenna MIMO. O le ata 12b o loʻo faʻaalia ai le aʻafiaga o fesoʻotaʻiga i luga o vaega o le MIMO, lea na faʻamoemoeina ai le vaʻaiga sili ona lelei i le va o vaega MIMO. O le fa'aesea i le va o antennas 1 ma le 2 e sili ona maualalo i le tusa ma le -13.6 dB, ma le fa'aesea i le va o antennas 1 ma le 4 e sili ona maualuga ile -30.4 dB. Ona o lona laʻititi laʻititi ma le lautele lautele, o lenei MIMO antenna e maualalo le maua ma maualalo le gaosiga. E maualalo le fa'alumaina, o lea e mana'omia ai le fa'ateleina o le fa'amalosi ma le fa'amama;
Fuafuaga masini ole antenna MIMO fuafuaina (a) va'aiga pito i luga ma le (b) vaalele i lalo. (CST Studio Suite 2019).
O le fa'avasegaga fa'atusa ma le auala fa'afiafiaina o le fa'ata'ita'iga MIMO antenna o lo'o fa'aalia i le Ata 13a. O le 10x10mm matrix ma le tele o le 80x80x1.575mm ua mamanuina mo le pito i tua o le 12mm maualuga MIMO antenna, e pei ona faʻaalia i le Ata 13a. E le gata i lea, o metasurfaces faʻatasi ai ma vaalele pito i tua e faʻamoemoe e faʻaoga i antenna MIMO e faʻaleleia ai a latou faʻatinoga. O le mamao i le va o le metasurface ma le MIMO antenna e taua tele ina ia maua ai le maualuga maualuga aʻo faʻatagaina le faʻalavelave lelei i le va o galu e gaosia e le antenna ma mea e atagia mai le metasurface. Fa'ata'ita'iga tele na faia e fa'amalieina ai le maualuga i le va o le antenna ma le metasurface a'o fa'amauina tulaga fa'ata'ita'iga o le kuata-galu mo le maualuga o le maua ma le fa'aesea i le va o elemene MIMO. O le faʻaleleia atili o le faʻatinoga o le antenna MIMO na maua e ala i le faʻaogaina o metasurfaces faʻatasi ai ma vaalele i tua pe a faʻatusatusa i metasurfaces e aunoa ma ni vaʻalele o le a faʻaalia i mataupu mulimuli ane.
(a) CST faʻataʻitaʻiga seti o le MIMO antenna fuafuaina e faʻaaoga ai le MS (CST STUDIO SUITE 2019), (b) Faʻataʻitaʻiina o pupuni o le MIMO faʻavaeina e aunoa ma MS ma MS.
O faʻataʻitaʻiga o antenna MIMO faʻatasi ma le leai o ni metasurfaces o loʻo faʻaalia i le Ata 13b, lea o loʻo tuʻuina atu ai le S11 ma le S44 ona o le uiga tutusa o antenna uma i le MIMO system. E taua le matauina o le -10 dB impedance bandwidth o se antenna MIMO e aunoa ma se tasi metasurface e toetoe lava tutusa. I se faʻatusatusaga, o le bandwidth impedance o le antenna MIMO fuafuaina e faʻaleleia e le MS lua-laupapa ma le backplane MS. E taua le maitauina e aunoa ma le MS, o le MIMO antenna e maua ai le bandwidth fractional o le 81.5% (3.2-7.6 GHz) e faʻatatau i le ogatotonu. O le tuʻufaʻatasia o le MS ma le vaʻalele i tua e faʻateleina ai le bandwidth impedance o le antenna MIMO fuafuaina i le 86.3% (3.08-7.75 GHz). E ui ina fa'atuputeleina le fa'aogaina o le MS lua-lau, o le fa'aleleia e la'ititi nai lo le MS fa'atasi ai ma se va'a apamemea. E le gata i lea, o le MC lua-laupapa e faʻateleina le tele o le antenna, faʻateleina lona tau, ma faʻatapulaʻaina lona lautele. O le mamanu MIMO antenna ma metasurface reflector o loʻo faʻapipiʻiina ma faʻamaonia e faʻamaonia ai faʻataʻitaʻiga taunuuga ma iloilo le faʻatinoga moni. O le Ata 14a o lo'o fa'aalia ai le fa'aputuina o le MS ma le MIMO antenna fa'atasi ai ma vaega 'ese'ese o lo'o fa'apotopotoina, ae o le Ata 14b o lo'o fa'aalia ai se ata o le MIMO fa'atupuina. O le antenna MIMO o loʻo faʻapipiʻiina i luga o le metasurface e faʻaaoga ai ni naiila e fa, e pei ona faʻaalia i le Ata 14b. Ata 15a o lo'o fa'aalia ai se fa'ata'ita'iga o le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga lata ane o le fa'aogaina ole antenna MIMO. O se su'esu'ega feso'ota'iga a le PNA (Agilent Technologies PNA N5227A) na fa'aaogaina e fa'atatau ai le fa'ata'apeina o ta'iala ma iloilo ma fa'ailoa uiga fa'alatalata i totonu ole UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory.
(a) Ata o le SATIMO fua lata ane (b) Fa'ata'ita'i ma fa'ata'ita'i pupuni o le S11 MIMO antenna fa'atasi ma le MS.
O lenei vaega o loʻo tuʻuina atu ai se suʻesuʻega faʻatusatusa o faʻataʻitaʻiga ma mataʻituina S-parameter o le 5G MIMO antenna fuafuaina. Ata 15b o loʻo faʻaalia ai le faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o le 4-element MIMO MS antenna faʻatasi ma faʻatusatusa i le CST simulation iʻuga. O fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga na maua e tutusa ma fa'atusatusaga o le CST, ae sa fai si ese'ese ona o fa'aletonu o gaosiga ma fa'ata'ita'iga fa'apalepale. E le gata i lea, o le matauina o le atagia o le MS-based MIMO prototype e aofia ai le 5G spectrum i lalo ole 6 GHz ma le bandwidth impedance o le 4.8 GHz, o lona uiga e mafai ona maua talosaga 5G. Ae ui i lea, o le fuaina o le resonant frequency, bandwidth, ma le amplitude e ese teisi mai le CST simulation results. Fa'aletonu o gaosiga, fa'aoso-i-SMA gau fa'atasi, ma fa'atulagaina fua i fafo e mafai ona mafua ai le eseesega i le va o fua fa'atusa ma fua fa'atusa. Ae ui i lea, e ui lava i nei faʻaletonu, o le MIMO fuafuaina e faʻatino lelei, e maua ai le maliliega malosi i le va o faʻataʻitaʻiga ma fua, e fetaui lelei mo le sub-6 GHz 5G faʻaoga uaea.
O faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiina ma mataʻituina le faʻaogaina o le antenna MIMO o loʻo faʻaalia i Ata 2 ma le 2. E pei ona faʻaalia i Ata 16a,b ma le 17a,b, o loʻo faʻaalia le fegalegaleaiga faʻatasi o vaega MIMO. Pe a faʻaogaina metasurfaces i MIMO antennas, o le vavae ese i le va o antenna MIMO e matua faʻaleleia. Ole fa'atu'ese'esega ile va ole antenna elemene lata ane S12, S14, S23 ma S34 fa'aalia pupuni tutusa, ae o le diagonal MIMO antennas S13 ma S42 fa'aalia tutusa maualuga tu'ufua ona o le mamao tele i lo latou va. O fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga o antenna lata ane o lo'o fa'aalia ile Ata 16a. E taua le maitauina i le 5G faʻaogaina alaleo i lalo ole 6 GHz, ole laʻititi laʻititi ole antenna MIMO e aunoa ma se metasurface o le -13.6 dB, ma mo se metasurface ma se vaʻalele - 15.5 dB. O le fanua maua (Ata 16a) o loʻo faʻaalia ai o le backplane metasurface e matua faʻaleleia atili ai le tuʻueseeseina i le va o elemene antenna MIMO pe a faʻatusatusa i metasurfaces tasi-ma-lua. I luga o elemene antenna lata ane, tasi-ma-lua-papa metasurfaces maua ai le tuʻuesea laʻititi e tusa ma le -13.68 dB ma le -14.78 dB, ma le kopa backplane metasurface e maua ai le -15.5 dB.
Fa'ata'ita'iga fa'a'ese'ese pupuni o elemene MIMO e aunoa ma le MS fa'atasi ma fa'atasi ai ma le MS: (a) S12, S14, S34 ma le S32 ma le (b) S13 ma le S24.
Fa'ata'ita'iga fa'amanu fa'aletonu o antenna MIMO fa'atulagaina MS e aunoa ma le fa'atasi ma: (a) S12, S14, S34 ma le S32 ma le (b) S13 ma le S24.
O le MIMO diagonal antenna e maua ai poloka a'o le'i fa'aopoopoina le MS layer o lo'o fa'aalia ile Ata 16b. E taua le maitauina o le tuʻueseeseina laʻititi i le va o antenna diagonal e aunoa ma se metasurface (antennas 1 ma le 3) o le - 15.6 dB i luga o le alaleo faʻaogaina, ma se metasurface ma se backplane - 18 dB. O le metasurface auala e faʻaitiitia ai le faʻaogaina o aʻafiaga i le va o antenna MIMO diagonal. O le maualuga o le fa'a'ese'esega mo se fa'alava e tasi le metasurface o le -37 dB, a'o le fa'a-lua fa'amaufa'ailoga e pa'u le tau i le -47 dB. Ole maualuga ole fa'aesea ole metasurface ma se kopa pito i tua o le −36.2 dB, lea e fa'aitiitia i le fa'atuputeleina o le tele o taimi. Pe a faatusatusa i metasurfaces e tasi-ma-lua-laupapa e aunoa ma se backplane, metasurfaces ma se backplane e maua ai le vavaeeseina sili atu i luga o le tele o taimi e manaʻomia, aemaise lava i le 5G laina i lalo ole 6 GHz, e pei ona faʻaalia i Ata 16a, b. I le 5G sili ona lauiloa ma faʻaaogaina lautele i lalo ole 6 GHz (3.5 GHz), tasi-ma-lua-laupapa metasurfaces e maualalo le vavaeeseina i le va o vaega MIMO nai lo metasurfaces ma backplanes kopa (toetoe lava leai MS) (tagai Ata 16a), b) . O fua faʻatatau o loʻo faʻaalia i Ata 17a, b, o loʻo faʻaalia ai le faʻaesea o antenna lata ane (S12, S14, S34 ma S32) ma antenna diagonal (S24 ma S13), i le faasologa. E pei ona mafai ona vaʻaia mai nei fuainumera (Fig. 17a, b), o le faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga i le va o vaega MIMO e malilie lelei ma le faʻaesea faʻataʻitaʻiga. E ui lava o loʻo i ai ni nai eseesega laiti i le va o le faʻataʻitaʻiina ma le fuaina o le CST ona o faʻaletonu o gaosiga, fesoʻotaʻiga SMA ma uaea gau. E le gata i lea, o le antenna ma le MS reflector o loʻo tu i le va o le nylon spacers, o se isi faʻafitauli e aʻafia ai taunuʻuga mataʻituina pe a faʻatusatusa i taunuʻuga faʻataʻitaʻiga.
su'esu'e le fa'asoasoaina o lo'o i luga i le 5.5 GHz e fa'amanino ai le matafaioi a metasurfaces i le fa'aitiitia o feso'ota'iga e ala i le taofiofia o galu i luga42. O le tufatufaina atu i luga o le taimi nei o le antenna MIMO fuafuaina o loʻo faʻaalia i le Ata 18, lea o loʻo faʻauluina ai le antenna 1 ma le isi vaega o le antenna e faʻamutaina i se uta 50 ohm. A fa'aola le antenna 1, o le a fa'aalia mai au feso'ota'iga taua i antenna lata ane i le 5.5 GHz i le leai o se metasurface, e pei ona fa'aalia i le Ata 18a. I se isi itu, e ala i le faʻaogaina o metasurfaces, e pei ona faʻaalia i le Ata 18b-d, ua faʻaleleia le faʻaesea i le va o antennas lata ane. E tatau ona maitauina e mafai ona faʻaitiitia le aʻafiaga o fesoʻotaʻiga faʻatasi o fanua lata ane e ala i le faʻasalalauina o le fesoʻotaʻiga o loʻo i ai nei i mama o loʻo lata ane o sela iunite ma sela faʻatasi MS i luga o le MS layer i faʻatonuga e le tutusa. O le tuiina o le taimi nei mai antenna tufatufa atu i iunite MS o se auala autu mo le faʻaleleia o le vavae ese i le va o vaega MIMO. O le iʻuga, o le fesoʻotaʻiga o loʻo i ai nei i le va o vaega MIMO ua faʻaitiitia tele, ma ua faʻaleleia atili le faʻaesea. Talu ai ona o le fanua faʻapipiʻi o loʻo faʻasalalau lautele i le elemene, o le kopa backplane metasurface faʻaesea le MIMO antenna faʻapotopotoga sili atu nai lo metasurfaces tasi-ma-lua-lau (Ata 18d). E le gata i lea, o le atinaʻe MIMO antenna e maualalo tele le faʻasalalauga ma le faʻalauteleina o le itu, e maua ai se mamanu faʻasalalau e tasi, ma faʻateleina ai le mauaina o le antenna MIMO fuafuaina.
Fa'asaga i luga o fa'asologa o lo'o i ai nei o le antenna MIMO fuafuaina i le 5.5 GHz (a) e aunoa ma le MC, (b) MC fa'apipi'i tasi, (c) MC fa'afa'alua, ma le (d) MC fa'atasi ma le va'a apamemea. (CST Studio Suite 2019).
I totonu o le fa'agaoioiga masani, o le Ata 19a o lo'o fa'aalia ai le fa'ata'ita'iina ma le mata'ituina o tupe maua o le antenna MIMO fuafuaina e aunoa ma ma fa'atasi ai ma metasurfaces. O le faʻataʻitaʻiga ausia maua o le MIMO antenna e aunoa ma metasurface o le 5.4 dBi, e pei ona faʻaalia i le Ata 19a. Ona o le fesoʻotaʻiga faʻatasi i le va o vaega MIMO, o le antenna MIMO fuafuaina e ausia moni le 0.25 dBi maualuga maualuga nai lo le tasi antenna. O le faʻaopoopoga o metasurfaces e mafai ona maua ai le tele o tupe maua ma le vavae ese i le va o vaega MIMO. O le mea lea, o le metasurface MIMO antenna fuafuaina e mafai ona ausia le maualuga o le mauaina e oʻo atu i le 8.3 dBi. E pei ona faʻaalia i le Ata 19a, pe a faʻaaogaina se metasurface e tasi i tua o le MIMO antenna, o le tupe maua e faʻateleina i le 1.4 dBi. Pe a faaluaina le metasurface, o le tupe maua e faateleina i le 2.1 dBi, e pei ona faaalia i le Ata 19a. Ae ui i lea, o le maualuga maualuga o le 8.3 dBi e maua pe a faʻaaogaina le metasurface ma se kopa pito i tua. Ae maise lava, o le maualuga maualuga na maua mo le tasi-layer ma le lua-layer metasurfaces o le 6.8 dBi ma le 7.5 dBi, i le faasologa, ae o le maualuga ausia maua mo le pito i lalo o le metasurface o le 8.3 dBi. O le metasurface layer i le pito i tua o le antenna o loʻo galue e pei o se faʻaaliga, e faʻaalia ai le faʻavelaina mai le pito i tua o le antenna ma faʻaleleia le fua o luma-i-tua (F / B) o le MIMO antenna fuafuaina. E le gata i lea, o le maualuga-impedance MS reflector e faʻaogaina galu electromagnetic i-vaega, ma faʻapupulaina ai le resonance faʻaopoopo ma faʻaleleia atili le faʻaogaina o le eletise MIMO ua fuafuaina. O le MS reflector fa'apipi'i i tua o le MIMO antenna e mafai ona fa'atuputeleina le fa'atupuina o tupe maua, lea e fa'amaonia mai i'uga fa'ata'ita'iga. O le matauina ma le faʻataʻitaʻiina o tupe maua o le atinaʻe faʻataʻitaʻiga MIMO antenna e toetoe lava a tutusa, ae ui i lea, i nisi o laina o le fua faʻatatau e maualuga atu nai lo le faʻataʻitaʻiina o tupe maua, aemaise lava mo MIMO e aunoa ma le MS; O nei fesuiaiga o tupe maua fa'ata'ita'i e mafua ona o le fa'apalepaleina o le nailon pads, gau uaea, ma le fa'apipi'iina o le antenna system. Ole fua maualuga ole maua ole MIMO antenna e aunoa ma le metasurface o le 5.8 dBi, ae o le metasurface ma se kopa pito i tua o le 8.5 dBi. E taua le maitauina o le faʻaogaina o le 4-port MIMO antenna system ma le MS reflector e faʻaalia ai le maualuga o tupe maua i lalo o faʻataʻitaʻiga ma numera numera.
Fa'ata'ita'iga ma fa'ai'uga fa'ata'ita'iga o (a) fa'asili na maua ma (b) le fa'atinoga atoa o le antenna MIMO fa'atulagaina fa'atasi ai ma le fa'aogaina o le metasurface.
O le ata 19b o lo'o fa'aalia ai le fa'atinoga atoa o le faiga MIMO fa'atulagaina e aunoa ma fa'atasi ai ma ata fa'ata. I le Ata 19b, o le sili ona maualalo le faʻaogaina o le MS ma le backplane na sili atu i le 73% (lalo i le 84%). Ole aofa'iga lelei ole atina'e antenna MIMO e aunoa ma le MC ma le MC e toetoe lava tutusa ma nai eseesega laiti fa'atusatusa i tau fa'atusa. O mafuaʻaga mo lenei mea o le faʻapalepale o fua ma le faʻaogaina o vaʻavaʻa i le va o le antenna ma le MS reflector. O le fuaina ausia maua ma le atoatoa lelei i luga o le taimi atoa e toetoe lava tutusa ma faʻataʻitaʻiga iʻuga, e faʻaalia ai o le faʻatinoga o le MIMO prototype fuafuaina e pei ona faʻamoemoeina ma o le MS-based MIMO antenna e talafeagai mo fesoʻotaʻiga 5G. Ona o mea sese i suʻesuʻega faʻataʻitaʻiga, o loʻo i ai eseesega i le va o faʻaiʻuga atoa o suʻesuʻega falesuesue ma taunuuga o faʻataʻitaʻiga. O le fa'atinoga o le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga e a'afia i le fa'alavelave fa'aletonu i le va o le antenna ma le feso'ota'iga SMA, fa'aletonu uaea coaxial, fa'amauina o a'afiaga, ma le vavalalata o masini fa'aeletoroni eseese i le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga.
O le ata 20 o loʻo faʻamatalaina ai le mamanu ma le faʻaleleia atili o le alualu i luma o le antenna i le tulaga o se poloka poloka. O lenei poloka poloka o loʻo tuʻuina atu ai se faʻamatalaga i lea laasaga ma lea laasaga o le MIMO antenna design principles, faʻapea foʻi ma faʻamaufaʻailoga o loʻo i ai se sao taua i le faʻamalosia o le antenna e ausia ai le maualuga manaʻomia ma le faʻaesea maualuga i luga o le tele o taimi faʻaogaina.
Ole fua ole antenna MIMO lata ane na fuaina ile SATIMO Near-Field Experimental Environment ile UKM SATIMO Near-Field Systems Laboratory. O ata 21a,b o lo'o fa'aalia ai le fa'ata'ita'iina ma va'aia E-va'alele ma le H-va'alele fa'avevela fa'ata'ita'iga o le antenna MIMO fa'apea ma le MS i le fa'agaioia o le 5.5 GHz. I le fa'agaoioiga fa'agaoioi o le 5.5 GHz, o le atina'e e le o MS MIMO antenna e maua ai se fa'asologa fa'aola fa'asolosolo fa'atasi ma fa'atauga pito. A maeʻa ona faʻaogaina le faʻataʻitaʻiga MS, o le antenna e tuʻuina atu se mamanu faʻasalalau e tasi ma faʻaititia le maualuga o lobes tua, e pei ona faʻaalia i Ata 21a, b. E taua le matauina o le faʻaaogaina o se metasurface ma se kopa pito i tua, o le mamanu MIMO antenna faʻatulagaina e sili atu ona mautu ma faʻatasi nai lo le leai o MS, ma le pito i tua ma le pito pito i lalo. O le MM array reflector ua faʻatulagaina e faʻaitiitia ai le pito i tua ma le itu pito o le antenna ma faʻaleleia ai foi uiga faʻavevela e ala i le faʻatonuina o le taimi nei i se itu e tasi (Fig. 21a, b), ma faʻateleina ai le maua ma le faʻatonuga. O le fua fuaina o le radiation na maua mo le taulaga 1 ma se uta 50 ohm e fesoʻotaʻi ma isi ports. Na maitauina o le fa'ata'ita'iga fa'ata'ita'iga mamanu e toetoe lava tutusa ma le fa'ata'ita'iina e le CST, e ui lava na i ai ni fa'aletonu ona o le fa'aogaina o vaega, mafaufauga mai ports, ma gau i feso'ota'iga uaea. E le gata i lea, na fa'aofiina se nail spacer i le va o le antenna ma le MS reflector, o se isi fa'afitauli e a'afia ai i'uga mata'ina pe a fa'atusatusa i taunu'uga na valoia.
O le mamanu faʻavevela o le atinaʻe MIMO antenna (e aunoa ma MS ma MS) ile taimi ole 5.5 GHz na faʻataʻitaʻiina ma tofotofoina.
E taua le maitauina o le fa'aesea o le taulaga ma ona uiga fa'atasi e taua pe a iloiloina le fa'atinoga o faiga MIMO. O le fa'atinoga o le fa'atinoga o le faiga o le MIMO fa'atulagaina, e aofia ai le fa'amaopoopoina o teutusi (ECC) ma le fa'aputuga o le diversity (DG), o lo'o su'esu'eina e fa'ailoa ai le malosi o le fa'aogaina ole antenna MIMO. O le ECC ma le DG o le MIMO antenna e mafai ona faʻaaogaina e iloilo ai lona faʻatinoga aua o latou vaega taua o le faʻatinoga o le MIMO system. O vaega o lo'o mulimuli mai o le a fa'amatala auiliili ai nei vaega o le antenna MIMO fuafuaina.
Teutusi Fa'asoa Fa'atasi (ECC). Pe a iloiloina soʻo se faiga MIMO, ECC e fuafua le maualuga e fesoʻotaʻi ai elemene faʻavae i le tasi ma le isi e uiga ia latou mea totino. O le mea lea, ECC faʻaalia le maualuga o le vavaeeseina o auala i totonu o fesoʻotaʻiga fesoʻotaʻiga uaealesi. O le ECC (fa'asoa fa'atasi teutusi) o le faiga MIMO ua atia'e e mafai ona fa'atatau ile S-parameters ma le fa'amama mamao. Mai le Eq. (7) ma le (8) le ECC o le antenna MIMO 31 ua fuafuaina e mafai ona fuafuaina.
O le fa'ata'otoga fa'atusa o lo'o fa'atusalia e Sii ma Sij o lo'o fa'atusalia ai le fa'asologa o felauaiga. O fa'ata'ita'iga fa'avevela e tolu-dimensional o le j-th ma le i-th antenna o lo'o tu'uina mai i fa'amatalaga \(\vec{R}_{j} \left( {\theta ,\varphi } \right)\) ma le \( \vec {{R_{ i } }} Ua fa'atusaina e le \ left( {\theta ,\varphi } \right)\) ma le \({\Omega }\). O le ECC curve o le antenna fuafuaina o loʻo faʻaalia i le Ata 22a ma o lona tau e itiiti ifo i le 0.004, lea e sili atu i lalo ole tau talia ole 0.5 mo se faʻaoga uaealesi. O le mea lea, o le fa'aitiitia o le tau o le ECC o lona uiga o le fa'atonuga o le 4-port MIMO system e tu'uina atu ai le eseesega sili43.
Diversity Gain (DG) DG o le isi MIMO system performance metric o lo'o fa'amatalaina pe fa'afefea ona a'afia le paoa fa'aola e le polokalame 'ese'ese. Fa'afeso'ota'i (9) fa'atatau le DG o le MIMO antenna system o lo'o atia'e, e pei ona fa'amatalaina i le 31.
O le ata 22b o loʻo faʻaalia ai le ata DG o le polokalama MIMO fuafuaina, lea e latalata tele le tau o le DG i le 10 dB. Ole tau ole DG ole antenna uma ole MIMO ua fuafuaina e sili atu ile 9.98 dB.
O lo'o fa'atusatusaina e le laulau 1 le antenna MIMO metasurface ma fa'ata'ita'iga fa'apena fou MIMO. O le faʻatusatusaga e amanaʻia ai le tele o faʻatinoga o faʻatinoga, e aofia ai le bandwidth, maua, faʻaesea maualuga, tulaga lelei atoatoa, ma le faʻatinoga eseese. Ua tuʻuina atu e le au suʻesuʻe le tele o faʻataʻitaʻiga antenna MIMO faʻatasi ai ma le faʻaogaina ma le faʻaogaina o auala faʻaleleia i le 5, 44, 45, 46, 47. Pe a faʻatusatusa i galuega na faʻasalalau muamua, o le MIMO faʻatulagaina faʻatasi ai ma metasurface reflectors e sili atu i latou i tulaga o le bandwidth, gain, ma le vavaeeseina. E le gata i lea, faʻatusatusa i antenna tutusa na lipotia, o le MIMO atiaʻe o loʻo faʻaalia ai le maualuga o le faʻatinoga o le eseesega ma le lelei atoatoa i se laʻititi laʻititi. E ui lava o antenna o loʻo faʻamatalaina i le Vaega 5.46 e maualuga atu le vavae ese nai lo a tatou antenna fuafuaina, o nei antenna e afaina i le lapopoa, maualalo le maua, vaapiapi bandwidth, ma le leaga o le MIMO. O le 4-port MIMO antenna o loʻo tuʻuina atu i le 45 o loʻo faʻaalia ai le maualuga o le maua ma le lelei, ae o lona mamanu e maualalo le tuʻuesea, lapoa tele, ma le le lelei o le faʻatinoga o le eseesega. I le isi itu, o le laʻititi laʻititi o le antenna system o loʻo faʻatulagaina i le 47 e matua maualalo lava le maua ma le faʻaogaina o le bandwidth, ae o le matou MS faʻavae 4-port MIMO system faʻaalia le laʻititi laʻititi, maualuga le maua, maualuga le vavae ese ma sili atu le faʻatinoga o le MIMO. O lea la, o le metasurface MIMO antenna fuafuaina e mafai ona avea ma tauvaga tele mo faiga fesoʻotaʻiga i lalo-6 GHz 5G.
O se fa'ailoga fa'aata fa'afanua fa'avae e fa'avae i luga ole laina lautele MIMO antenna ma maualuga le maua ma le fa'aesea o lo'o fa'atonuina e lagolago ai talosaga 5G i lalo ole 6 GHz. O le microstrip line e fafaga ai se vaega fa'avevela sikuea, lea e tipiina e se sikuea i tulimanu fa'asolo. O le MS ma le antenna emitter o loʻo faʻatinoina i luga o mea faʻapipiʻi tutusa ma Rogers RT5880 e ausia ai le faʻatinoga sili ona lelei i faiga fesoʻotaʻiga 5G televave. O le MIMO antenna e faʻaalia ai le lautele ma le maualuga o tupe maua, ma maua ai le vaʻaia lelei i le va o vaega MIMO ma sili ona lelei. O le atia'e tasi antenna ei ai fua laiti o 0.58?0.58?0.02? faʻatasi ai ma le 5 × 5 metasurface array, e maua ai le lautele 4.56 GHz faʻaogaina bandwidth, 8 dBi maualuga maua ma sili atu fua fuaina. O le fa-port MIMO antenna (2 × 2 array) ua fuafuaina e ala i le fa'aogaina o antenna ta'itasi ma le isi antenna fa'atasi ma le tele o le 1.05λ × 1.05λ × 0.02λ. E fautuaina e faʻapipiʻi se laina 10 × 10 MM i lalo ole 12mm maualuga MIMO antenna, lea e mafai ona faʻaitiitia ai le faʻasalalauga i tua ma faʻaitiitia le soʻotaga i le va o vaega MIMO, ma faʻaleleia atili ai le maua ma le vavae ese. O faʻataʻitaʻiga ma faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga o loʻo faʻaalia ai o le MIMO faʻataʻitaʻiga ua atiaʻe e mafai ona faʻaogaina i le lautele o le laina ole 3.08-7.75 GHz, e aofia ai le fusi ole 5G i lalo ole 6 GHz. E le gata i lea, o le antenna MIMO faʻavae MS ua faʻatulagaina e faʻaleleia ai lona mauaina e le 2.9 dBi, ausia le maualuga o le 8.3 dBi, ma tuʻuina atu le faʻaesea sili (> 15.5 dB) i le va o vaega MIMO, faʻamaonia le sao o MS. E le gata i lea, o le antenna MIMO fuafuaina o loʻo i ai le maualuga o le faʻaogaina o le 82% ma le maualalo o le va o le 22 mm. O le antenna o lo'o fa'aalia ai le lelei tele o fa'atinoga o le MIMO e aofia ai le maualuga o le DG (sili atu i le 9.98 dB), le ECC matua'i maualalo (itiiti ifo i le 0.004) ma le fa'asologa fa'aavevela e tasi. Ole fua ole fua e tutusa lelei ma faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga. O nei uiga e faʻamaonia ai o le atinaʻeina o le fa-port MIMO antenna system e mafai ona avea ma se filifiliga talafeagai mo 5G fesoʻotaʻiga faiga i lalo ole 6 GHz laina ole laina.
E mafai e Cowin ona tuʻuina atu le 400-6000MHz wideband PCB antenna, ma lagolago e mamanuina aintenna fou e tusa ai ma lou manaʻoga, faʻamolemole faʻafesoʻotaʻi i matou e aunoa ma se faʻatuai pe a iai sau talosaga.
Taimi meli: Oke-10-2024