Мобилни и безжични комуникации: Мрежов слой и проектиране на ниво верига2 Изисквания и предизвикателства за мобилна антена Експлозивното нарастване на търсенето на безжична комуникация и пренос на информация (компютри) създаде необходимостта, поставена върху малък пластмаса, системата трябва да излъчва по-мощна и отговорна комуникация на глас и евентуално данни (d M Pozar d H Schaprofile и easyate с безжичната комуникационна система. Проектантът на антената трябва да вземе предвид и следните електрически характеристики на антената, които включват (wtuzman g Theile, 1998; CA Balanis, 1997) настройка на антената (работа честота)
VSWR и обратна загуба4-Усилване и насоченост6-Разнообразие, въведено като Размер на шасито (exprSAR (Специфична степен на поглъщане) на дизайна на антената на антената, структура на антената, за да отговори на често противоречивите нужди за безжични системи като: работна честота, обратна загуба (VSWR), широчина на честотната лента, усилване и насоченост, местоположение и ориентация на антената, диаграма на излъчване и разнообразни антени Тези се използват широко на базови станции, тъй като нашите телефони лентовите антени имат разнообразие от конфигурации и са били тема на най-активната област в изследването и развитието на антените Микролентовите patPS Hall, 1989) има все по-широк спектър от вътрешни приложения, наречен диелектричен субстрат. Той е напълно заземен с метал от другата страна, където са отпечатани шаблоните на веригата. Компонентите могат да бъдат включени във веригата или чрез имплантиране на възпрепятствани компоненти, или чрез реализирането им директно в тях като показано на фигура 1
ems442 Компактен PIFA размер с Изследвани са ултракомпактни PIFA с двулентови резонансни честоти (Hala Elsadek,006) Антената е проектирана и произведена както върху пяна, така и върху FR4 евтини субстрати с диелектрични константи e, 107 и 47, съответно Над 95% намаление на антените, получени от конвенционални 2,/4 правоъгълни PIFA, резониращи през цялото време, два срещуположно късо свързващи се капацитет
Двулентовата работа се постига чрез вмъкване на два успоредни слота по краищата на излъчващата повърхност на PIFA, образуваща Е-форма. В тази честота, докато двете странични крила на 97e, честотите на FR4 субстрата са 1 07 GHz и 277 GHz с редуктор за долната и горната резонансни честоти, съответно Тогава размерът на антената върху FR4 субстрат е 13 x 11 x Smm Насочеността на антената е 373 с ефективност на излъчване 97% Диаграмата на излъчване има приемлива shaparization в двата резонанса и в двете посоки на E-равнина и H-равнина Заслужава си да 52GHz с размери SmmxSmmx8mm Фигура 10 показва фисимулирани и измерени резултати на антената с дизайн на комуникационна антена с тибанд; въпреки това, ние се концентрирахме върху PlFA с късосъединителни плочи и капацитетни натоварвания с различни форми на радиатора, тъй като тези форми дават отлични резултати за данни за антена в мобилна комуникационна платформа. Фигура 10 E-образна геометрия на антената PiFA FR4 субстрат и (b) сравнение между симулирано и измерено отражение на антената
комуникации: мрежов слой и проектиране на ниво схема5 Широколентова и UWB Антела Илюстрирайте предизвикателството на малката и многолентова антена, която може да се побере в честотната лента на антената, беше постигнато други приложения, безжична комуникация Широколентовите антени са желани за нарастващото търсене на комуникационна честотна лента, която побира приложения с висока скорост на данни като видео- on-demand MoreoveUWB технология на вниманието от страна на изследователите innds вместо модулиране на синусоидален сигнал и, следователно, разширяване на спектъра и настройка на неговата плътност на мощността beyoel (FCC, 2002) Този метод при предаване проявява многопътни ефекти Също така има способност за проникване, тъй като неговият спектър включва гилификации в безжичните комуникации Един от Основното приложение е wirelesork (WSN), който е полезен при медицински приложения, проследяване и локализиране) (lan Opperman at el, 2004; K P Ray, 2008) Тъй като UWB осигурява сигурност, която увеличава живота на батерията на преносимите терминали, от друга страна , широколентови комуникационни системи, както и UWB технологията се сблъскват с трудности като стабилност на модела на излъчване и чистота на поляризацията по цялата лента на 52-Различни типове широколентови антени В литературата са изследвани много дизайни за разширяване на честотната лента на антените. Това може да се постигне чрез използване на различна сонда подаване на оформящи асаразитни елементи към радиатора, сгъване на заземената равнина и т.н. (Fan Yang, 2001; Yassharderation за стабилност на чистотата на патона на лъча по дължината на честотната лента, качеството на дизайна се преценява. Сред бахе лентата са вмъкнати слотове за различни [U, H, V) на radipatch антената, за да се въведат по-дълги пътеки на тока и по този начин да се добавят други шахматно резониращи режими
Основното правило при добавяне на други резониращи режими са далеч един от друг, структурата няма да бъде. Но ако дизайнът е променен, той е близо един до друг, те ще допълват други образуващи стагниращо поведение и широколентова структура на антената Освен това е предложено добавяне на паразитен или подреден пластир в (Mohamed A Alsharkawy в el2004) Други видове като подредени с апертура и подредени с множество резонатори пластири в (Ki-Hakkimrer образуват множество резонатори и по този начин разширяват обемистите и неадекватни, въпреки че има успешни опити за това Освен това те не показват достатъчно честотна лента за комуникация понастоящем ( 3 1-106GHz) Наскоро бяха предложени UWB slotantenna в (Girish kumar, 2003; Yashar Zehforoosh at el, 2006) и печатен монопол Dek H Choi в el, 2004. Те привличат много интереси поради своите
Микролентови антени за мобилни безжични комуникационни системиde честотна лента Следващият раздел ще вземе fUwB отпечатани монополни антени за дизайн на UWB антена (Hung-Jui Lam, 2005)l-Тя трябва да има честотна лента, варираща от 3 1GHz до 10 6GHz, при която разумна ефективност2 -В тази ултраширока честотна лента трябва да има изключително ниско ниво на мощност на излъчване. През 2002 г. Федералната комисия по комуникациите (FCC) определи -413 d Bm/MHz. Антената разпространява къс импулсен сигнал със средно изкривяване. Честотната монополна структура на антената е показана Фигура 12 и може да се обясни като микролентовата антена 1982:Calanis, 1997) известно е, че дебелината на субстрата (h) е право пропорционална на Bwd, тъй като (h) се удължава до безкрайност чрез елиминиране на основния план, bw става много широк
Освен това, резонансната честота е функционално отпечатана върху много дебел субстрат, тя възбужда режими от по-висок порядък, всеки позволява разширяване на точкова антена. Ако тези режими от по-висок порядък са близо един до друг, общата честотна лента е нетрадиционен монопол, но с цилиндричен метален прът, сплескан, за да бъде равнината на всякакви различни форми (KP Ray, 2008) (правоъгълна, кръгла, елиптична) тъй като импедансира широчината на честотната лента диаметъра на металния прът, Thternate металният прът се счита за диаметър, удължен до безкрайност, вълнуващо по-голям от голяма честотна лента При оптимизиране на размерите на задника един спрямо друг, за да се получи много широка честотна лента, както ще
Мобилни и безжични комуникации: Мрежов слой и проектиране на ниво верига541Предишен раздел, отпечатан монополен аналог на четвъртивата монополна антена Тази честота на ръба чрез приравняване на нейната площ (в този случай правоъгълен монопол) на еквивалентно осем L и еквивалентен радиус2TTrL= WLi е половината от входния импеданс на тънък A/2 дипол и равен е малко по-малък от четвърт дължина на вълната и се дава от (15, 38KK=(L/y)/(1+L/r)=L/(L024Предишното уравнение не отчита разстоянието между радиатора и thedплоскост(h)илиметри, Този анализ е валиден за свободно пространство, но в нашия случай, когато антената е отпечатана върху диелектричен субстрат, което намалява ефекта на дължината (g) Модификация Струва си да се направи, въпреки че предишният анализ беше върху правоъгълни форми на радиатори, но след проверка на честотата на долния край трябва да контролираме честотната лента на антената. Необходима е оптимизация, за да се осигури необходимата честотна лента, тъй като Друго важно нещо, което влияе сериозно на честотната лента, е долната форма на радиатора в контакт с захранващото устройство 50Q2. Докато избягваме рязка промяна в размерите на прехода от захранващото устройство към радиатора, тъй като получаваме по-широка ширина
Ето защо кръглият радиатор е присъщ на по-широка лента от правоъгълния чрез използване на стъпаловидни или заострени фидери (I Latif005: AP Zhao и J Rahola, 2005) И накрая, използвайки CPW (tvguide feedn, вместо microstrip feed, подобрява честотната лента. Както е отпечатано, дезонира около четвърт дължина на вълната, така че те имат подобен модел на излъчване като нормалния
ems H-равнината и осем оформени в E-равнината Фоллемпли за дизайни на широколентови и UwA антени дизайни на лентови антени551 Широколентова антенаГеометрията на предложените антени е както е показано на фигура 13. Антената се състои от Vtch с v- неравни рамена с размери (Ll, Wi) и (L, W2) Ръчната антена е с размери (LT, WT) Ширината на стената на късо съединение е равна на Wr foze намаление правоъгълна форма с размери Lg Wo) Структурата на структурата, V-образна част и триъгълна PIFAth неравенства и ширините са (Lsl, Wsi) и (L2, Ws2) Двете рамена на v-образния patchMon режим Дължината на двете рамена на v-образния patch е различна, за да се възбудят разместени резонансни режими Неравномерното разстояние/ширина между коаксиално захранвания триъгълен късо съединение и V-образния пластир са за различни стойности на режимите на свързване. За да добавите още два резониращи режима, слотът с еднаква форма може да бъде зареден на радиационната повърхност на триъгълния пластир. Субстратът е петият диелектрик E,-107 и височината на субстрата h 6 mm Поведението на антената се променя, за да бъде антена с широка честотна лента, а не многолентова честота на антена, приблизително определена от следното уравнениеWhere: t, ist band i
c е veof светлина a=3×10°m/s и Lisoperating band i Частта PIFA се възбужда от коаксиално захранване на сондата Сондата е разположена в централната линия на късо съединение на разстояние d от късосъединителната стена Dalue контролира характеристиките на антената За многоканални честоти са 288GHz, 364GHz, 395GHz, 438GHz, 481GHz и 56GHz, разстоянието е 1675 mm, докато за широколентова работа разстоянието d се увеличава до 1851, илюстрира сравнението между симулираните и измерените резултати за антената, която е всепосочна както в E-равнина, така и H-равнина със съотношение отзад към предната част по-малко от 5dB и 3dB повече от 60. Преместване на коаксиално захранване към отворения край на триъгълна PIFA антена при d-185 mm, широколентова работа. Честотната лента е 3% при основния режим 295 GHz, следователно основната резонираща честота почти не се влияе чрез смяна на фуража
Мобилни и безжични комуникации: Дизайнът и ширината на мрежовия слой и нивото на веригата са 27% при 4721 GHz Фигура 15ts тяхното сравнение между симулираните и измерените резултати на широколентовата антена, свързваща стената на късо съединение на триъгълния PIFA, както е на фигура 13, преобразува антената в UwB с честотна лента от 53% при честота 465GHz Усилването на антената е 105 dBi↓ V-образна част公W2 wФиг., 13
Конфигурация на предложените Измерени резултати на многолентовата антена и измерено останало552 UwB aВземете предвид, че имаме субстратен материал от 8=338 и h=0813 mm и трябва да проектираме по-ниска честота на ръба при 5 Ghz и да получим BW като широка от горните уравнения в подраздел 5 4 1, за задоволяване на 5 GHz могат да се получат много решения за L, w, h, но не всички от тях ще дадат максимално Bw, така че оптимизацията е
Микролентови антени за мобилни безжични комуникационни системи, необходими за получаване на параметричните оптимални размери или ефектите от тези три измерения върху честотната лента са показани на фигури 16-18 (Hakim Aissat, 2006; MinHau Ho, 2005) Започвайки с L-W=0 25M0/V8 8mm и h 2mm От th
рефигурира по-долу, оптималните размери са W=12, L=115 и H=oФиг. 16 Ефектът от Фиг. 17
Ефектът от Фиг. 18 Ефектът от промяната Печели връщането връщането на връщането на загубите и h-2 и L- 11561 Въведение в коригиращите се изисквания за безжични комуникационни и радарни системи, преконфигурируеми антени вниманието на търсещия Един тип от тези антени, способни да работят в комуникационни системи (KPCS/ WiMAX/ GSM/WCDMA) с по-ниска интерференция на съвместно място. Други типове показват разнообразие в предаването или приемането на неговите спецификации или характеристики могат да бъдат/MEMsour типове: 1-Честота с преконфигуриране, 2-поляризиращо разнообразие, 3-излъчване на модели, 4-комбинация от трите предишни типове Предимства на реконфигурируемите антени - интеграция с безжични и радарни устройства вместо множество антенни системи - референтност и ефективно използване на електромагнитния спектър Разнообразие на поляризацията и направляващи антени за модел на излъчване могат да доведат до пропускливост и устойчивост на избледняване Освен това те отварят системите за комуникация като MIMO и когнитивно радио Също така от бъдещ потенциал за след това въвеждане на интелигентност и интелигентност в преносимите терминали Превключването и управлението се извършват с помощта на щифтови диоди или MEM превключватели или приети с От друга страна паметите имат по-ниски загуби при вмъкване, лесно, но се нуждаят от висок ток много модерни безжични комуникационни системи (DCS/GSM/WCDMA/Bluetooth/WLAN ), ръчен GPS и друга навигационна система
Микролентови антени за мобилни безжични комуникационни системи. Микролентовите антени предлагат определени предимства2 Ниска способност за работа с мощност на печатни схеми. Съображения: неразделна част от други вериги dhenceduction в Размер: печатни схеми и по този начин реквизит от тяхната де или коаксиална линия реализира верига и я тества успешно, допълнителни копия могат да се произвеждат точно и последователно в големи размери. От друга страна страда от известно предимство. Тясна честотна лента. Мрежа с ниско усилване. Възбуждане на повърхностни вълни.
След това тази технология е в сектора на спецификациите за отбрана и космическо приложение, антените обикновено наблягат на максимална производителност с малко ограничение на разходите. От друга страна, търговските приложения изискват компоненти с ниска цена, често за сметка на евтини материали и евтина технология за производство. Някои от търговските системи, които използваните в момента микролентови антени са изброени в таблица 1
Мобилни и безжични комуникации: Проектиране на мрежов слой и схема на ниво ApplicationGlobal Positi6 MHz и 935-960 MHz Безжични локални мрежи48GHz 54GHzCellular VideoDirect BroAutomatic Toll collecti905 MHz и 5-6 GHz60GHZ,77GHz и94GHzArea60 GHZТаблица 1 Приложения за микролентови антени2n laf друга област на изследване, която е тясно свързана to adnna dnt е техниките за аналитично моделиране (като модел на преносна линия и модел на кухина) вече не се използват Използването на техники за пълновълново моделиране, има таблица Най-често използваните техники за пълновълново моделиране са методът (MoM), крайният елемент метод (FEM) и времевата област на разликата на Finife (FDTDA микролентовата структура е илюстрирана на Фигура 2
Фигура 2 Микролентова конструкция31 Вълни в рамките на четири отделни категории (W Stuzman G Theile, 1998) e към свободно отворено разстояние от антената В предавателните линии и вериги те са нежелани, тъй като създават фалшиви течове, но те допринасят директно за ефективността на излъчване на антената, както е на фигура 3 (а)
2) Насочвани, те са хванати в капан между uphe нормалната работа за преносни линии и вериги, но това не е благоприятно за patchtenna, както е на фигура 3 (b) (3) Пропускливи вълни: те са насочени по-рязко надолу, като e лежи между и 丌/2
Те допринасят за радиацията, така че те са полезни за антени, както е на фигура 3(c) при ъгли на издигане между T/2 и 丌Va,), изпитват пълно отражение между трекспоненциално над thece като shd) Повърхностните вълни поемат част от енергията на сигнала, ефективността на антената (a) лентовата антена е важна като единичен излъчващ елемент, но при устройства, които изискват дискретни радиатори с умерен размер, се комбинират в решетка, някои характеристики могат да бъдат постигнати или подобрени; като високо усилване и сканиране на лъч
Мобилни и безжични комуникации: Мрежов слой и схема на ниво проектиране на антена, класифицирана с различни критерии Елементите на масива могат да бъдат разпределени, за да се формират, за да се получат определени характеристики Захранващата мрежа на поетапно произволно) захранване има един входен порт и множество захранващи линии, ако има множество канали и множество изходни портове, така че се нарича Multi-element-array(MEA) или MIMO масивиD M Pozar D H Schaubert, 1995)Решетка (MEAy p антенна решетка (a)фазова решетка,(b)серийно захранвана решетка,(e)Multi -Eleme4 Компактни и многолентови микролентови антени41 Въведение в приложенията на компактни и многолентови антени, търсенето на планантени с нисък профил и компактен размер се увеличава с всеки изминал ден
Лекото тегло, малките разработени и те са сравнително ефективни радиатори, които могат лесно да се произвеждат при ниски coonal микролентови петна не са добър кандидат за мобилната безжична връзка. Проучват се подходи за многолентова антена с намален размер. по-необичайните микролентови структури са успешни кандидати като микролентова плоска обърната антена (PIFA) с различни геометрични форми на радиатора. Целта е да се проектират антени за жични комуникационни мрежи, където те са ограничени, като същевременно запазва характеристиките на многолентов, леко тегло, ниска цена, експлоатационен живот, разнообразие, възможности за опаковане и способност за интегриране на mEMs за интелигентни тенни системи. Няколко изследвания в литературата се концентрират върху тези типове антени и тяхното развитие. В тази част авторът ще се опита да подчертае важните резултати и съответното намаляване на размера на shapesenna включва диелектрично натоварване за намаляване на антените или плочите (Dalia Nashaat et al, 2003) Диелектричното натоварване обикновено е придружено от широчина на честотната лента, така че не е вероятен подход. По този начин, ние ще изследваме зареждането на спирачната шапка на антената и късите щифтове или пластини, поотделно или в комбинация
Микролентови антени за мобилни безжични комуникационни системи. Схема на излъчване на веригата, собствен сизин! F區симетрия срещу поляризация на загубите) съотношение на подобрениеМатериал: високодиелектричен бавен път и т.н. Таблица 2
Техники за намаляване на размерите и производителност, влияещи върху природата на антените (BW), усилването (g) и т.н. За антени с малък размер има компромис между коефициента на качество (Q), Bw и ефективността (n)c P Huang, 1999; Dalia Nashaat et al, 2003) Правилото на палеца е BWn- Constante, честотната лента на антената, n е ефективността на антената, показва, че колкото по-малка е антената, толкова по-висок е Q микролентовата антена се счита за малка, ако най-големият й размер е равен на (a), където a е дължината на вълната на електромагнитни полета, излъчвани от антената, тъй като антената работи на 5GHz, A-60mm, така че 10mm, че антената може да се счита за малка, ако нейните размери са по-малки от 1omm
Мобилни и безжични комуникации: Мрежов слой и проектиране на ниво верига3-PIFA като компакти, показани на фигура 5 (T Taga, 1992 6 дизайн Тези антени предлагат намален размер на резонансната честота е при около четвърт вълна, отколкото при половин вълна в конвенционалните съединителни щифтове/ стени в нейния структуриращ слот(a) Конвенционален микролентов пластир antg 5 Сравнение между конвенционален микролентов пластир антена и конвенционална PIFA антена Изборът на PiFa се дължи на определени предимства, тъй като съвпадението на импеданса на PIFA може да се получи чрез правилното позициониране на захранващите и затварящите щифтове
Дебелината на антената и диелектричната проницаемост на използвания субстратен материал влияят върху импеданса на точката на захранване За да се намали размерът на PIfA, могат да се използват субстратни материали с висока постоянна електрическа електрическа проницаемост. Това отслабва работата на антената, тъй като dматериалът събира летови полета и следователно се дедиатира PIFA Също така част от захранването се включва в диелектричните загуби на материала на субстрата. Височината на PlFA е много критичен размер, той има страхотен радиатор и заземена равнина, толкова по-добро е усилването и честотната лента на импеданса, ефектът от различните пиеаметри (височина, ширина, дължина, местоположение на захранване и късо съединение щифт/стена и характеристики на земната равнина Параметри Ефект Контрол на честотната лента Ширина Увеличаване на индуктивността на антената и определяне на резонанса на честотата и увеличаване на честотната лента Позиция на захранване от A честота и честотна лента
Микролентови антени за мобилни безжични комуникационни системи44 PIFA структури за приложения с много ленти и компактни размери441 Разработена е правоъгълна PIFA форма с U-образни слотсон клетъчни ленти (Dalia Nashaat et al, 2005; Hala Elsadek, 2005; R Chair et al,99) От комерсиалните преносими клетъчни/неклетъчни устройства като конвенционалната 0 9GHz GSM лента за мобилни телефони и 1 8GHz DCs лента за безжични клетъчни приложения Освен това безжичната Bluetooth технология на 24 GHz вече се прилага в много преносими устройства и в повечето (Информационен уеб сайт за Bluetooth)
Освен това лентата на Wlan при 5 2 GHz в някои приложения. Компактната и многолентова функционалност изисква търсене в такива антенни системи за безжични комуникационни приложения, но и други характеристики трябва да бъдат удовлетворени като малък размер, леко тегло, всепосочна Quad band PiFA с единична коаксиална сонда за подаване Изследван е Субстрат от пяна се използва за лесни екраниращи цели Три U-образни слота с определени размери и на подходящи позиции за работа в гореспоменатите четири честотни ленти. диаграмата на излъчване е квази изотропна при съответните четири честотни ленти. Предложената концепция за добавяне на U-образни слотове е ясно предимство, тъй като лентите на работа са независими една от друга, с изключение на малкото контролируемо разпределение между слотовете. Фигура 6 илюстрира предполагаемата ширина на Фигура 6 Геометрични размери на изработената четирилентова антена Основното правило при дизайна на антената е d W1=61 mm, 40 mm) на PIFA (Li, Wi) се заменят с размерите на най-големия U-слот (Le, W2) = (23 mm, 30 mm
Мобилни и безжични комуникации: Мрежовият слой и нивото на веригата проектират втория fref2(1 8GHz) Те също се заменят с дължината(La, W3 )=(18mm, 20mm) на средния U-слот, за да получите третия 5GHz) И накрая, (L, Wi) се заменят с (L4, Wa) = (9 5 mm, 8 mm) от най-малкия U-слот, за да има четвъртата приблизително еднолентова PIFA или най-ниската честотна лента, заобиколена със стена на късо съединение. Установено е, че ширината е се постига, когато ширината на тази стена е равна на ширината на PlFaradiating плоча
Thetble в подходящата точка на съвпадение четирите ленти на работа Антимпедансът може да бъде съпоставен с 5032 bhe разстояние между подаващия субстрат от пяна с diele07, за да има твърда структура, която лесно се екранира. Добавянето на U-слотове към PIFA излъчващата повърхност намалява нейния размер с около 30om от конвенционалната форма на PIFA За по-нататъшно намаляване на размера се добавя натоварване на кондензаторна плоча между излъчващата повърхност и заземителната равнина. Това намаление става около 45%, Резултатите от симулациите на структурата, както и експерименталните измервания са илюстрирани в следните три измерван капацитет на фигура, мулирани коефициенти на отражение на четворна лентова антена PIFA с три U-образни слота при работна 095, 18, 245 и 52 GHz, PIFa с 10 PF къси ленти при четири dдониращи честоти, a) в успоредна E-равнина при phi 0 и b) перпендикулярна H