Contact Us

Eine Dual-Band-mm-Wave-5G-Antenne

HOME / Anwendungen / Eine Dual-Band-mm-Wave-5G-Antenne
WEBINAR
How Safe is Wearing a Metal During an MRI Scan?
Thursday, November 4, 2021
Time
SESSION 1
SESSION 2
CET (GMT +1)
02:00 PM
07:00 PM
EDT (GMT -4)
09:00 AM
02:00 PM
Gebrauchte Werkzeuge:

5G Antennensimulation

Die Nachfrage nach Hochgeschwindigkeit für die Mobilkommunikation wächst rasant. Die Menge mobiler Daten ist im Laufe der Jahre aufgrund der Verfügbarkeit intelligenter Handheld-Geräte, die drahtlose Breitbandanwendungen wie Multimedia und interaktive Spiele unterstützen, explosionsartig gestiegen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird bereits an der Forschung und Entwicklung von Antennen der fünften Generation (5G) gearbeitet. Dieser Artikel zeigt die Workflow- und Simulationsfunktionen in HFWorks , mit denen Antenneningenieure mobile Antennen der fünften Generation vorstellen und entwerfen können. In diesem Artikel wird die Simulation einer Dual-Band-Millimeterwellenantenne vorgestellt.

Solidworks 5G-Antennenmodell

3D-Modell einer Dual-Band-Antenne für 5G-Anwendungen

Abbildung 1 - 3D-Modell einer Dual-Band-Antenne für 5G-Anwendungen

1 zeigt die Antenne, die aus einem quadratischen Fleck besteht, der L-förmige Schlitze nahe den Fleckenkanten aufweist. Diese Anordnung fügt kapazitive und induktive Effekte hinzu, was zu zwei unterschiedlichen und wünschenswerten resonanten mm-Wellenfrequenzen führt: 28 GHz und 38 GHz. Die Antenne wird mit RT/Duroid mit einer relativen Permittivität von 2,2 und einem Tangens des dielektrischen Verlusts von 0,0009 simuliert. Die Struktur wird mit einer Mikrostreifen-Zuleitung von 0,2 mm Breite angeregt, um eine Impedanz von 100 Ohm zu erhalten. Die elektrischen Parameter einer Struktur wie in diesem Beispiel können mit ATLASS [1] berechnet werden.

Die geometrischen Parameter der Antenne (L1, L2, T1, T2, T3, T4, T5, LF, WF und DF) werden in einer Datei definiert und als Gleichungen in SolidWorks importiert, um den parametrischen Arbeitsablauf zu vereinfachen. Abbildung 2 zeigt die Hauptabmessungen der Antenne.

Schematische Darstellung (Draufsicht und Seitenansicht) der geometrischen Hauptparameter der mm-Wave-Patchantenne
Abbildung 2 - Schematische Darstellung (Draufsicht und Seitenansicht) der wichtigsten geometrischen Parameter der mm-Wave-Patchantenne
Variable Wert
L1 3.1
L2 2.5
t1 0,1
t2 2.7
t3 0,4
t4 0,4
t5 0,5
Lf 1.5
Wf 0,2
Df 0.9
Tabelle 1 - Die Liste der in SolidWorks importierten Bemaßungen

S-Parameter der 5G Antenne

Abbildung 3 zeigt die Ergebnisse der S-Parameter der mit HFWorks simulierten Patchantenne und die Messergebnisse [2]. Die Resonanzfrequenzen wurden bei 27,375 GHz mit einem Reflexionskoeffizienten von -29,87 dB bzw. bei 37,125 GHz mit einem Reflexionskoeffizienten von -16,39 dB gefunden.

Rückflussdämpfung der gemessenen Ergebnisse der mm-Wellenantenne (a)
Abbildung 3-a
simulierte Ergebnisse mit HFWorks
Abbildung 3-b
Abbildung 3 - Rückflussdämpfung der mm-Wellenantenne (a) Messergebnisse, (b) simulierte Ergebnisse mit HFWorks

Gewinn der 5G Antenne

Die Fernfeldsimulation zeigt die Verteilung des Feldes um das Modell in einem Abstand von der Struktur. Fig. 4 (a) zeigt das Verstärkungsmuster in einem 3D-Format bei der ersten Resonanzfrequenz von 27,375 GHz, und Fig. 4 (b) zeigt das gleiche Verstärkungsmuster in einem 2D-Format.

3D-Darstellung des Verstärkungsmusters bei 27,375 GHz
Abbildung 4-a

2D-Darstellung des Verstärkungsmusters bei 27,375 GHz
Abbildung 4-b

Abbildung 4 - (a) 3D-Diagramm des Verstärkungsmusters bei 27,375 GHz, (b) 2D-Diagramm des Verstärkungsmusters bei 27,375 GHz

Fazit

In diesem Artikel wird eine mm-Wellenantenne für 5G-Anwendungen mit HFWorks simuliert und mit Messdaten verglichen [2]. Die Resonanzfrequenzen betrugen 27,375 GHz und 37,125 GHz. Die verschiedenen Grafiken zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen Messungen und simulierten Ergebnissen von HFWorks.

Verweise

[1] https://www.emworks.com[h1]
[2] Menna El Shorbagyl, Raed M. Shubair, Mohamed I. AIHajri , Nazih Khaddaj Mallat, ''On the Design of Millimetre-Wave Antennas for 5G '', Microwave Symposium (MMS), 2016 16th Mediterranean, IEEE 2016, pp. 1-4.