Procedimiento de diseño de una antena de metasuperficie reconfigurable en frecuencia en la banda de mmWave
Autores: Ledimo, Bokamoso Kebatho; Moaro, Pako; Ramogomana, Reuben; Mosalaosi, Modisa; Basutli, Bokamoso
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Procedimiento de diseño de una antena de metasuperficie reconfigurable en frecuencia en la banda de mmWave
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Telecomunicaciones
Palabras clave
Onda milimétrica
Sub-mmWave
Metasuperficies
Comunicaciones inalámbricas
Antenas reconfigurables
Frecuencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
El uso del espectro de ondas milimétricas (mmWave) y la exploración adicional de sub-mmWave ha llevado a una nueva era en la comunicación inalámbrica, a medida que crece la necesidad de tasas de datos más altas. Las altas frecuencias, por otro lado, incurren en una mayor pérdida de trayectoria, lo que requiere un aumento en los requisitos de ganancia de la antena. Se han introducido metasuperficies, que emergen como una tecnología prometedora para mitigar los efectos de pérdida de trayectoria al utilizar arreglos bidimensionales (2D) de metaátomos diseñados que se asemejan a metamateriales que controlan la respuesta electromagnética de la superficie. Actualmente, las metasuperficies se consideran principalmente como dispositivos reflectantes pasivos en comunicaciones inalámbricas, asistiendo a transceptores convencionales en la conformación de entornos de propagación. Este documento presenta una aplicación alternativa de las metasuperficies para comunicaciones inalámbricas como antenas reconfigurables activas para transceptores de próxima generación. Se introdujo un marco que demuestra el proceso de diseño de una estructura de antena de metasuperficie y se utilizó además para diseñar un arreglo de 4 x 4 y su contraparte reconfigurable. A diferencia de las antenas de arreglo en fase convencionales, una antena de metasuperficie reconfigurable (RMS) no requiere cambiadores de fase ni amplificadores, lo que conduce a una reducción de costos. En cambio, cada elemento individual logra la reconfigurabilidad al cambiar la frecuencia de resonancia utilizando dispositivos semiconductores como diodos PIN. La antena de metasuperficie propuesta está diseñada para operar a una frecuencia de 28 GHz y 40 GHz. Además, se observó un aumento en la ganancia y la directividad cuando se añadieron diodos al arreglo de antenas de metasuperficie. Sin embargo, debido a que los diodos PIN están conectados a tiras metálicas en el arreglo de antenas de metasuperficie, puede ocurrir pérdida debido a la disipación de energía, lo que resulta en una disminución de la eficiencia de radiación.
Descripción
El uso del espectro de ondas milimétricas (mmWave) y la exploración adicional de sub-mmWave ha llevado a una nueva era en la comunicación inalámbrica, a medida que crece la necesidad de tasas de datos más altas. Las altas frecuencias, por otro lado, incurren en una mayor pérdida de trayectoria, lo que requiere un aumento en los requisitos de ganancia de la antena. Se han introducido metasuperficies, que emergen como una tecnología prometedora para mitigar los efectos de pérdida de trayectoria al utilizar arreglos bidimensionales (2D) de metaátomos diseñados que se asemejan a metamateriales que controlan la respuesta electromagnética de la superficie. Actualmente, las metasuperficies se consideran principalmente como dispositivos reflectantes pasivos en comunicaciones inalámbricas, asistiendo a transceptores convencionales en la conformación de entornos de propagación. Este documento presenta una aplicación alternativa de las metasuperficies para comunicaciones inalámbricas como antenas reconfigurables activas para transceptores de próxima generación. Se introdujo un marco que demuestra el proceso de diseño de una estructura de antena de metasuperficie y se utilizó además para diseñar un arreglo de 4 x 4 y su contraparte reconfigurable. A diferencia de las antenas de arreglo en fase convencionales, una antena de metasuperficie reconfigurable (RMS) no requiere cambiadores de fase ni amplificadores, lo que conduce a una reducción de costos. En cambio, cada elemento individual logra la reconfigurabilidad al cambiar la frecuencia de resonancia utilizando dispositivos semiconductores como diodos PIN. La antena de metasuperficie propuesta está diseñada para operar a una frecuencia de 28 GHz y 40 GHz. Además, se observó un aumento en la ganancia y la directividad cuando se añadieron diodos al arreglo de antenas de metasuperficie. Sin embargo, debido a que los diodos PIN están conectados a tiras metálicas en el arreglo de antenas de metasuperficie, puede ocurrir pérdida debido a la disipación de energía, lo que resulta en una disminución de la eficiencia de radiación.