Los métodos de desacoplamiento en antenas planas de entrada múltiple-salida múltiple de banda ultra ancha: una revisión del diseño, estado del arte y desafíos de investigación
Autores: Jayant, Shailesh; Srivastava, Garima; Kumar, Sachin; Mostafa, Hala; Goyal, Bhawna; Choi, Hyun Chul; Kim, Kang Wook
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Los métodos de desacoplamiento en antenas planas de entrada múltiple-salida múltiple de banda ultra ancha: una revisión del diseño, estado del arte y desafíos de investigación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Ultra ancho de banda
Antenas
UWB
MIMO
Sistemas de comunicación
DTs
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 51
Citaciones: Sin citaciones
Las antenas de banda ultra ancha (UWB) cubren un rango de frecuencia de 3,1 a 10,6 GHz y han despertado mucho interés de investigación como parte esencial de los sistemas de comunicación inalámbrica, ya que proporcionan velocidades de transmisión de datos altas, son menos costosas y consumen menos energía. Las antenas UWB se utilizan ampliamente en imágenes de radar, identificación por radiofrecuencia, seguridad pública y otros dispositivos de posicionamiento de alta precisión como la altimetría. Algunas aplicaciones inteligentes de las antenas UWB son sistemas de radar vehicular, sistemas de vigilancia, radios definidos por software, análisis de espectro, fusibles de proximidad, etc. La tecnología de entrada múltiple-salida (MIMO) es una tecnología de multiplexación que adopta múltiples antenas tanto en el transmisor como en el receptor, lo que puede mejorar la capacidad del canal. La tecnología MIMO se utiliza ampliamente en varias aplicaciones, como en dispositivos portátiles, redes inalámbricas de área corporal (WBAN), comunicación vehicular y redes satelitales-terrestres. Generalmente, las antenas MIMO se utilizan para obtener alta confiabilidad, alta capacidad, alto rendimiento y alta seguridad. Las antenas UWB MIMO (UMAs) se consideran la mejor opción para los sistemas de comunicación inalámbrica, ya que ofrecen confiabilidad y una amplia capacidad de transmisión, en contraste con los elementos de antena unitaria (AEs), sin aumentar el ancho de banda del sistema o la potencia de transmisión. Los sistemas de comunicación actuales y futuros necesitan un mayor rendimiento para satisfacer las demandas de los usuarios. La tasa de transferencia de señal puede mejorarse mediante la mejora del ancho de banda del canal o aumentando el número de antenas receptoras. Sin embargo, el problema principal en el diseño de UMAs es proporcionar un alto aislamiento entre AEs porque las interacciones de acoplamiento mutuo entre ellos afectan los patrones de radiación generados, lo que lleva a un peor rendimiento y a no cumplir con las restricciones y requisitos operativos. Al introducir técnicas de desacoplamiento (DTs), los investigadores experimentan numerosos desafíos, incluido un aumento en el tamaño de la antena, la complejidad del diseño y la polarización cruzada. Este artículo ofrece una revisión organizada y un estudio simulado de las diversas DTs en UMAs. El estudio simulado se ha llevado a cabo mediante la implementación de varios tipos de DTs en la misma UMA de dos puertos, que consta de dos AEs de forma circular alimentados por microstrip con un suelo parcial ranurado en el extremo abierto. En contraste con los artículos de revisión informados anteriormente, este artículo proporciona un estudio detallado de los diversos tipos de DTs informados hasta ahora y una mejor comprensión para seleccionar DTs adecuados, lo que ayuda en el diseño de UMAs con un mejor rendimiento.
Descripción
Las antenas de banda ultra ancha (UWB) cubren un rango de frecuencia de 3,1 a 10,6 GHz y han despertado mucho interés de investigación como parte esencial de los sistemas de comunicación inalámbrica, ya que proporcionan velocidades de transmisión de datos altas, son menos costosas y consumen menos energía. Las antenas UWB se utilizan ampliamente en imágenes de radar, identificación por radiofrecuencia, seguridad pública y otros dispositivos de posicionamiento de alta precisión como la altimetría. Algunas aplicaciones inteligentes de las antenas UWB son sistemas de radar vehicular, sistemas de vigilancia, radios definidos por software, análisis de espectro, fusibles de proximidad, etc. La tecnología de entrada múltiple-salida (MIMO) es una tecnología de multiplexación que adopta múltiples antenas tanto en el transmisor como en el receptor, lo que puede mejorar la capacidad del canal. La tecnología MIMO se utiliza ampliamente en varias aplicaciones, como en dispositivos portátiles, redes inalámbricas de área corporal (WBAN), comunicación vehicular y redes satelitales-terrestres. Generalmente, las antenas MIMO se utilizan para obtener alta confiabilidad, alta capacidad, alto rendimiento y alta seguridad. Las antenas UWB MIMO (UMAs) se consideran la mejor opción para los sistemas de comunicación inalámbrica, ya que ofrecen confiabilidad y una amplia capacidad de transmisión, en contraste con los elementos de antena unitaria (AEs), sin aumentar el ancho de banda del sistema o la potencia de transmisión. Los sistemas de comunicación actuales y futuros necesitan un mayor rendimiento para satisfacer las demandas de los usuarios. La tasa de transferencia de señal puede mejorarse mediante la mejora del ancho de banda del canal o aumentando el número de antenas receptoras. Sin embargo, el problema principal en el diseño de UMAs es proporcionar un alto aislamiento entre AEs porque las interacciones de acoplamiento mutuo entre ellos afectan los patrones de radiación generados, lo que lleva a un peor rendimiento y a no cumplir con las restricciones y requisitos operativos. Al introducir técnicas de desacoplamiento (DTs), los investigadores experimentan numerosos desafíos, incluido un aumento en el tamaño de la antena, la complejidad del diseño y la polarización cruzada. Este artículo ofrece una revisión organizada y un estudio simulado de las diversas DTs en UMAs. El estudio simulado se ha llevado a cabo mediante la implementación de varios tipos de DTs en la misma UMA de dos puertos, que consta de dos AEs de forma circular alimentados por microstrip con un suelo parcial ranurado en el extremo abierto. En contraste con los artículos de revisión informados anteriormente, este artículo proporciona un estudio detallado de los diversos tipos de DTs informados hasta ahora y una mejor comprensión para seleccionar DTs adecuados, lo que ayuda en el diseño de UMAs con un mejor rendimiento.