Разработка антенны для систем связи 5G

На сегодняшний день во всем мире наиболее актуальным и востребованным остается использование систем 4G. Однако, требования пользователей растут достаточно быстро, и ограничения существующих систем мобильной связи требуют разработки более совершенных и эффективных технологий. Это неизбежно привело к необходимости развития систем пятого поколение (5G) систем связи. Целью данной работы является разработка антенны для использования ее в сетях пятого поколения. Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

- выполнить обзор технологий пятого поколения, сформировать требования к разрабатываемой антенне;

- выполнить обзор существующих решений в области антенной техники, потенциально подходящих для работы в системах связи 5G;

- выбрать вариант реализации антенны;

- смоделировать антенну и произвести оптимизацию ее размеров;

- описать процесс изготовления антенны.

При расчетах используется программное обеспечение MATLAB, при моделировании антенны используется программное обеспечение ANSYS Electronics (HFSS Design).

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

1 Поколения мобильной связи 7

1.1 Первое поколение мобильной связи 1G 7

1.2 Второе поколение мобильной связи 2G 8

1.3 Третье поколение мобильной связи 3G 9

1.4 Четвертое поколение мобильной связи 4G 10

1.5 Пятое поколение мобильной связи 5G 11

2 Формирование требований к разрабатываемой антенне 14

3 Обзор различных конструкций печатных антенн 16

4 Проектирование излучателя диапазона 5G 33

4.1 Расчет размеров излучателя 34

4.2 Моделирование излучателя с одной линейной поляризацией 35

4.3 Моделирование излучателя с двойной линейной поляризацией 39

5 Проектирование антенной системы на основе излучателя 46

5.1 Расчет параметров антенной решетки 46

5.2 Расчет параметров зеркальной антенны 52

6 Технология изготовления спроектированной антенны 56

6.1 Конструкция антенны, ее анализ и изготовление 56

6.2 Методики экспериментальных исследований 57

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61

1. Диязитдинов, Р. Р. Системы подвижной связи. Конспект лекций / Р. Р. Диязитдинов – Самара: ФГОБУ ВПО ПГУТИ, 2013. – 203 с.

2. Mishra, Ajay R. Fundamentals of Network Planning and Optimisation 2G/3G/4G: Evolution to 5G. Second Edition / Ajay R. Mishra. – Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Ltd, 2018. – 427 p.

3. Wei, Hung-Yu. Wi-Fi, WiMAX, and LTE multi-hop mesh networks: basic communication protocols and application areas / Hung-Yu Wei. – Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Ltd, 2013. – 280 p.

4. Sassan, Ahmadi. 5G NR architecture, technology, implementation, and operation of 3GPP new radio standards / Ahmadi Sassan. – London, United Kingdom: Elsevier Inc., 2019. – 1020 p.

5. Mišić, Vojislav B. Machine-to-Machine Communications. Architectures, technology, Standards, and Applications / Vojislav B. Mišić, Jelena Mišić. Taylor & Francis Group, 2015. – 350 p.

....

21. Gao, Xiaobing. A Dual-Polarized Compact Patch Antenna for Sub-6 GHz 5G Base Stations / Xiaobing Gao, Li Zhang, Yejun He // IEEE Asia-Pacific Microwave Conference (APMC). – Hong Kong, Hong Kong, 2020.

22. Zhang, Xiu Yin. Compact High Gain Dual-Band Dual-Polarized Base Station Antenna / Xiu Yin Zhang, Zhi Jie Zhang, Wen Duan // International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP). – Busan, Korea (South), 2018.

23. Tang, Zhaoyang. Wideband Differentially Fed Dual-Polarized Planar Antenna and Its Array with High Common-Mode Suppression / Zhaoyang Tang, Jinhai Liu, Ruina Lian, Yapeng Li // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 67, No. 1, 2019.

....

29. Контрольно-измерительные решения от компании Rohde & Schwarz [Электронный ресурс] / Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG, 2022. – Режим доступа: https://www.rohde-schwarz.com (дата обращения 30.10.2022).