Le reti 5G beneficiano di antenne MIMO (Multiple Multiple Input Multiple Output) stampate in 3D
Mentre la stampa 3D continua a offrire una serie di vantaggi nella produzione di componenti come antenne, i ricercatori Shaker Alkaraki e Yue Gao esplorano nuove applicazioni, delineando i loro risultati nelle recenti antenne MIMO a basso costo mm mm Wave con funzionalità di commutazione del fascio realizzate in Stampa 3d per sistemi di comunicazione 5G . “
Uno dei maggiori vantaggi offerti dalla stampa 3D e dai processi di produzione additiva è il potenziale di risparmiare in modo esponenziale sui profitti nella produzione di alcune parti, oltre a essere in grado di crearle su richiesta e in molti casi, molto più velocemente rispetto ai metodi convenzionali. In questo studio, gli autori studiano la stampa 3D di prototipi per antenne MIMO (Multiple Input Multiple Output) per applicazioni 5G e onde millimetriche (onde mm).
Con una standardizzazione completa in atto entro il 2020, la tecnologia wireless 5G per la tecnologia mobile dovrebbe espandersi enormemente di capacità, di diverse centinaia di volte rispetto ai processi precedenti, poiché verrà utilizzata su diverse bande di frequenza. Finora, la maggior parte dei paesi ha concordato con la proposta di utilizzare le seguenti frequenze di onde millimetriche (onde di mm):
24 GHz a 29,5 GHz
Da 37 GHz a 42,5 GHz
Da 2 GHz a 48,2 GHz
64 a 71 GHz
Insieme alla velocità e alla convenienza, la stampa 3D consente anche ai ricercatori di sviluppare forme complesse; in questo caso, tuttavia, il processo è più efficace se utilizzato con nuove tecniche di metallizzazione che hanno costi significativamente inferiori. Nel sistema MIMO, devono essere utilizzate più antenne, anche se ci sono sfide come perdite di segnale in atmosfere più elevate e costi elevati per i componenti del sistema.
“L’attenuazione del segnale all’onda mm dipende principalmente dalla distanza di propagazione, dalle condizioni meteorologiche e dalla frequenza operativa”, hanno affermato gli autori. “L’ombra è un’altra importante fonte di perdite di segnale.”
L’obiettivo è la stampa 3D di antenne ad alte prestazioni che sono orientabili e più efficienti ma senza le spese elevate associate.
I prototipi di antenne MIMO sviluppati per questo studio sono:
Design compatto, misura 2 × 2 e 4 × 3
Più economico
Più efficiente
Offre funzionalità di commutazione del raggio senza tecnologia a matrice graduale
La dimensione dell’antenna a singolo elemento proposta
Le antenne sono composte da due parti principali:
Struttura di alimentazione – microstriscia composta da piano terra / pad mini-smp, vias e linea di trasmissione fabbricati con substrato RO4003C con una costante dielettrica di 3,38.
Struttura radiante: il componente stampato in 3D, costituito da una fessura centrale circondata da una cavità rettangolare e due ondulazioni.
Creando sia un campo elettrico asimmetrico che una corrente di superficie asimmetrica, un lato dell’antenna presenta una parete metallizzata. Questi elementi guidano il raggio dell’antenna, a seconda dell’altezza della parete. I ricercatori osservano che “un ulteriore incremento entro l’altezza della parete” aumenta il guadagno fino al punto di saturazione.
Mentre l’antenna più piccola è composta da quattro elementi che forniscono radiazioni nella direzione del mirino, il prototipo più grande offre sei elementi solo per fornire radiazioni, e poi altri sei per lo sterzo.
“Il raggio del 4 × 3 MIMO è guidato meccanicamente introducendo una parete metallica con diversa altezza sul lato della struttura radiante a singolo elemento. La parete laterale crea un campo elettrico asimmetrico sulla superficie dell’antenna, che riflette il raggio dell’antenna nella direzione opposta.
“La parete laterale proposta è in grado di orientare il raggio del MIMO fino a 30 ° nel piano di elevazione. Infine, le prestazioni delle antenne MIMO proposte vengono misurate e trovate funzionanti come previsto dallo strumento di simulazione numerica ”, hanno concluso gli autori.
L’effetto dell’altezza della parete (?ℎ) sui modelli di radiazione dell’antenna. (a) Schemi di radiazione 2D del piano H (piano yz) per diversa altezza della parete in ??, (b) Schemi di radiazione 3D dell’antenna senza parete ?ℎ = 0 ??, (c) Schema di radiazione 3D per ?ℎ = 4.5 ??, (d) ?ℎ = 11 ?? ed (e) ?ℎ = 25 ??. 
