Lente Rotman de Beamformer de Línea Coaxial Integrada en Substrato (SICL) para Aplicaciones 5G/B5G
Autores: Ali, M. Saad; Naveed, Hamna; Babar Abbasi, Muhammad Ali; Shoaib, Nosherwan; Fusco, Vincent F.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Lente Rotman de Beamformer de Línea Coaxial Integrada en Substrato (SICL) para Aplicaciones 5G/B5G
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Ondas milimétricas
Comunicación 5G
Lente Rotman
Línea coaxial integrada en sustrato
Formación de haces
Tecnología SICL
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Las asignaciones de banda alta en el espectro de frecuencia de ondas milimétricas (mm-Wave) ofrecen transmisión de información inalámbrica de alta capacidad según lo requerido por los estándares de comunicación de quinta generación (5G). Entre las diferentes estructuras de formación de haces, la lente Rotman (RL) es una atractiva red de formación de haces basada en lentes pasivas de microondas debido a su bajo costo de fabricación, confiabilidad, simplicidad de diseño y capacidades de exploración de amplio ángulo. Convencionalmente, la RL se implementa utilizando tecnología de línea de microcinta (MSL) para la cual existen pérdidas de radiación inherentes que se vuelven severas al operar en bandas de frecuencia mm-Wave 5G. En este contexto, se diseña, fabrica y prueba una RL basada en línea coaxial integrada en sustrato (SICL), para una formación de haces precisa con una pérdida de inserción de línea de alimentación extremadamente baja. Este artículo presenta un diseño completo, desarrollo y análisis de rendimiento de un formador de haces RL basado en SICL. Al utilizar un SICL, se logra un aislamiento de hasta 15 dB entre los puertos de haz de entrada de la RL, mientras que el acoplamiento mutuo se mantiene por debajo de 20 dB. El diseño de SICL muestra una pérdida de inserción de -10 dB entre la matriz y los puertos de haz en comparación con la misma RL desarrollada utilizando tecnología MSL que tiene una pérdida de inserción de -15 dB. Debido al uso de la tecnología SICL de baja pérdida, se logra una ganancia realizada de hasta 14.2 dBi con una excelente capacidad de exploración de -30 a 30 grados, verificando por primera vez las capacidades de formación de haces asociadas con la tecnología SICL. La banda de frecuencia operativa es de 20-45 GHz, mientras que la frecuencia de operación central es de 26 GHz, lo que la hace apropiada para las bandas de operación de 5G New Radio (NR) por encima de 6 GHz n257 (26.5 GHz a 29.5 GHz), n258 (24.25 GHz a 27.5 GHz), n261 (27.5 GHz a 28.35 GHz) y n260 (37 GHz a 40 GHz). Debido a la baja pérdida y al rendimiento estable de la formación de haces, la RL SICL es adecuada para mm-Wave 5G y es ampliable a aplicaciones B5G.
Descripción
Las asignaciones de banda alta en el espectro de frecuencia de ondas milimétricas (mm-Wave) ofrecen transmisión de información inalámbrica de alta capacidad según lo requerido por los estándares de comunicación de quinta generación (5G). Entre las diferentes estructuras de formación de haces, la lente Rotman (RL) es una atractiva red de formación de haces basada en lentes pasivas de microondas debido a su bajo costo de fabricación, confiabilidad, simplicidad de diseño y capacidades de exploración de amplio ángulo. Convencionalmente, la RL se implementa utilizando tecnología de línea de microcinta (MSL) para la cual existen pérdidas de radiación inherentes que se vuelven severas al operar en bandas de frecuencia mm-Wave 5G. En este contexto, se diseña, fabrica y prueba una RL basada en línea coaxial integrada en sustrato (SICL), para una formación de haces precisa con una pérdida de inserción de línea de alimentación extremadamente baja. Este artículo presenta un diseño completo, desarrollo y análisis de rendimiento de un formador de haces RL basado en SICL. Al utilizar un SICL, se logra un aislamiento de hasta 15 dB entre los puertos de haz de entrada de la RL, mientras que el acoplamiento mutuo se mantiene por debajo de 20 dB. El diseño de SICL muestra una pérdida de inserción de -10 dB entre la matriz y los puertos de haz en comparación con la misma RL desarrollada utilizando tecnología MSL que tiene una pérdida de inserción de -15 dB. Debido al uso de la tecnología SICL de baja pérdida, se logra una ganancia realizada de hasta 14.2 dBi con una excelente capacidad de exploración de -30 a 30 grados, verificando por primera vez las capacidades de formación de haces asociadas con la tecnología SICL. La banda de frecuencia operativa es de 20-45 GHz, mientras que la frecuencia de operación central es de 26 GHz, lo que la hace apropiada para las bandas de operación de 5G New Radio (NR) por encima de 6 GHz n257 (26.5 GHz a 29.5 GHz), n258 (24.25 GHz a 27.5 GHz), n261 (27.5 GHz a 28.35 GHz) y n260 (37 GHz a 40 GHz). Debido a la baja pérdida y al rendimiento estable de la formación de haces, la RL SICL es adecuada para mm-Wave 5G y es ampliable a aplicaciones B5G.