Millimètre

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9646 (2023) Citer cet article

693 Accès

Détails des métriques

Un réseau d'antennes à gain élevé unique avec un polariseur diélectrique imprimé en 3D est proposé. L'encapsulation de la structure d'alimentation du réseau d'antennes est éliminée en regroupant le réseau d'alimentation entre les éléments d'antenne. Cela présente un avantage significatif dans le maintien de caractéristiques de rayonnement nettes et symétriques avec de faibles niveaux de polarisation croisée. La structure proposée combine deux éléments en un seul point d'alimentation pour réduire les points d'alimentation de distribution d'un réseau d'antennes 4 × 4 de 16 à 8 points. La structure de réseau d'antennes proposée est extrêmement peu coûteuse et peut être utilisée comme structure à polarisation linéaire ou circulaire. Le réseau d'antennes atteint un gain de 20 dBi/dBiC dans les deux scénarios. La bande passante correspondante est de 4,1 % et la bande passante à rapport axial (AR) de 3 dB est de 6 %. Le réseau d'antennes utilise une seule couche de substrat sans avoir besoin de vias. Le réseau d'antennes proposé convient bien à diverses applications à 24 GHz, tout en conservant des mesures de haute performance et un faible coût. Le réseau d'antennes peut être facilement intégré aux émetteurs-récepteurs grâce à l'utilisation de la technologie de ligne microruban imprimée.

Dans les communications sans fil, la capacité du canal est proportionnelle à la bande passante disponible selon la limite de Shannon. Plus nous disposons de bande passante, plus la capacité du canal sans fil est élevée. Ainsi, un débit de données plus élevé peut être obtenu. En migrant l'opération vers des fréquences plus élevées, telles que les fréquences attendues des ondes millimétriques. La bande passante absolue disponible serait nettement supérieure aux fréquences RF typiques. Par conséquent, des vitesses plus élevées de communication sans fil deviennent possibles1,2,3. Bien que nous puissions avoir des vitesses plus élevées aux fréquences d’ondes millimétriques, la réalisation de la couche physique devient plus difficile4,5,6,7. Le principal inconvénient du fonctionnement à des fréquences plus élevées est d’avoir une perte de trajet plus élevée pour les ondes électromagnétiques se propageant sans fil par rapport aux fréquences RF plus basses. Pour compenser la perte de trajet, on pourrait suggérer d'augmenter les gains de l'amplificateur de puissance dans les radios. Le principal problème de cette solution est non seulement qu'elle consommera plus d'énergie de l'alimentation et provoquera plus de chauffage, mais elle rendra également les appareils encombrants en accueillant les dissipateurs thermiques et l'appareil de refroidissement requis. Pour les appareils mobiles, cela ne serait pas pratique car cela viderait très rapidement la batterie de l’appareil. Un remède suggéré consiste à utiliser des antennes à haute directivité qui concentreront l'énergie vers l'entité communicante, ce qui compensera l'effet de perte de trajet et assouplira les exigences de conception des amplificateurs de puissance8,9,10,11,12,13,14,15. .

Le fonctionnement aux fréquences mm-Wave est également utile pour les applications de radar et de détection. Plus la fréquence des opérations radar est élevée, plus la résolution pouvant être obtenue est élevée. Plusieurs travaux ont proposé l'utilisation de la bande d'ondes millimétriques de 24 GHz pour les applications radar16,17,18,19,20. L'utilisation de radars à courte portée pour les applications de soins de santé (détection des signes vitaux)21, de capteurs radar automobiles et de détecteurs de mouvement est devenue omniprésente20,22,23,24,25,26. De plus, les développements de la connectivité sans fil ont conduit à l’invention de diverses technologies Internet des objets. L'Internet des objets englobe de nombreuses applications. Une antenne fait partie intégrante de tout appareil communicant IoT. Les performances de ces antennes sont un facteur crucial pour les performances de l’ensemble du système. Diverses structures d'antenne ont été proposées dans la littérature sur l'électronique industrielle27,28,29,30,31,32,33, l'IoT et les capteurs34,35,36,37,38,39,40,41. Dans la référence 42, une antenne patch avec un résonateur à bande de clôture a été réalisée pour la communication IoT des maisons intelligentes. Pour une telle communication, le diagramme de rayonnement de l'antenne doit être omnidirectionnel. Dans la référence 43, une antenne à monture de lunettes unique pour la communication IoT a été réalisée. Une antenne à balayage de faisceau programmable sans déphaseurs a été proposée pour la communication par relais IoT dans la Réf.24. Dans la Réf.26, une antenne en forme d'aileron de requin a été réalisée, l'antenne doit être utilisée pour les futurs systèmes de communication ferroviaire. Dans la référence 23, une antenne de montre intelligente imprimée multibande a été proposée, l'antenne a augmenté le nombre de bandes de fréquences et amélioré l'Omni-directivité. Dans la référence 22, une antenne patch microruban a été utilisée dans un système de surveillance de l'état structurel (SHM) pour mesurer la contrainte structurelle. Dans la référence 44, un radiateur à réseau parasite orientable électroniquement a été utilisé dans un réseau dense de capteurs sans fil. En plus de cela, la modélisation des antennes est essentielle dans le processus de conception, à titre d'exemple mais sans s'y limiter, puisque les modèles équivalents d'antenne existants sont rigides car ils supposent un contour d'antenne rectangulaire, un modèle de courant de bord de surface équivalent hybride a été proposé. dans la Réf.45 pour surmonter les limitations des modèles existants, ces modèles sont très utiles pour la communication véhicule-tout (V2X). Les métasurfaces et les techniques d’ingénierie de dispersion peuvent également s’avérer très utiles pour diverses applications. Les métasurfaces peuvent être utilisées pour manipuler efficacement les caractéristiques des ondes qui se propagent46,47.