Compact, ultra-wideband butler matrix beamformers para la banda avanzada 5G FR3-parte i
Autores: Empliouk, Tzichat; Kapetanidis, Panagiotis; Arnaoutoglou, Dimitrios; Kolitsidas, Christos; Lialios, Dimitrios; Koutinos, Anastasios; Kaifas, Theodoros N. F.; Georgakopoulos, Stavros V.; Zekios, Constantinos L.; Kyriacou, George A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Compact, ultra-wideband butler matrix beamformers para la banda avanzada 5G FR3-parte i
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Matriz de conmutación
Redes
Matrices de antenas en fase
Operación de banda ancha
Acopladores híbridos
Desfasadores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Las redes de matriz Butler están bien establecidas como redes de formación de haces para matrices de antenas en fase. El desafío que abordamos en este trabajo es cubrir toda la banda FR3 (5G o 6G avanzado) (7-24 GHz) con una sola red, manteniendo bajas pérdidas y un tamaño mínimo. La topología de múltiples capas empleada también está bien establecida; sin embargo, la coincidencia entre los acopladores híbridos utilizados y los desfasadores constituye un desafío importante para una operación de banda ancha de este tipo. Esto se logra aquí mediante el empleo de líneas de serpentín con curvatura apropiada e introduciendo dos métodos de diseño distintos para la matriz Butler. El primer método se centra en diseñar componentes individuales por separado, seguido de su integración en la estructura general de la matriz Butler. Este enfoque se demuestra a través del diseño, prototipado, mediciones y validación de un formador de haces de matriz Butler 8 x 8, que opera en la banda de 6-16 GHz (FR3 Bajo). El segundo método introduce una técnica de coincidencia de banda ancha que simplifica el proceso de implementación al diseñar la matriz Butler como una estructura única y unificada. Esta técnica se aplica tanto a las matrices Butler 4 x 4 como 8 x 8, que se implementan y simulan para la banda FR3 baja. Ambos métodos de diseño resultan en una operación de banda ancha y un tamaño compacto que cumple con los criterios de rendimiento deseados.
Descripción
Las redes de matriz Butler están bien establecidas como redes de formación de haces para matrices de antenas en fase. El desafío que abordamos en este trabajo es cubrir toda la banda FR3 (5G o 6G avanzado) (7-24 GHz) con una sola red, manteniendo bajas pérdidas y un tamaño mínimo. La topología de múltiples capas empleada también está bien establecida; sin embargo, la coincidencia entre los acopladores híbridos utilizados y los desfasadores constituye un desafío importante para una operación de banda ancha de este tipo. Esto se logra aquí mediante el empleo de líneas de serpentín con curvatura apropiada e introduciendo dos métodos de diseño distintos para la matriz Butler. El primer método se centra en diseñar componentes individuales por separado, seguido de su integración en la estructura general de la matriz Butler. Este enfoque se demuestra a través del diseño, prototipado, mediciones y validación de un formador de haces de matriz Butler 8 x 8, que opera en la banda de 6-16 GHz (FR3 Bajo). El segundo método introduce una técnica de coincidencia de banda ancha que simplifica el proceso de implementación al diseñar la matriz Butler como una estructura única y unificada. Esta técnica se aplica tanto a las matrices Butler 4 x 4 como 8 x 8, que se implementan y simulan para la banda FR3 baja. Ambos métodos de diseño resultan en una operación de banda ancha y un tamaño compacto que cumple con los criterios de rendimiento deseados.