مبدأ هوائي عدسة لونجبو وتطبيقه في نظام اتصالات الجيل الخامس (5G)

عدسة لونبورغ هي عدسة كروية عازلة ذات تدرج تدريجي في معامل الانكسار، اقترحها رودولف كارل لونبورغ في عام 1944.

الهيكل الأساسي وملف تعريف معامل الانكسار

• الشكل: إنها كرة مثالية، مع كون المعلمات الهيكلية/المادية متناظرة تمامًا حول مركز الكرة.

• معامل الانكسار: تدرج شعاعي، يتناقص تدريجيًا من المركز إلى سطح الكرة.

الصيغة المثالية: n(r) = √(2−(r/R)²)

◦ r: المسافة من مركز الكرة؛ R: نصف قطر الكرة؛ n(R)=1 (متوافق مع الهواء).

• الهيكل المكافئ: يشبه البصل، مع حلقات عازلة متعددة، كل طبقة لها ثابت عزل كهربائي مختلف، مما يحقق انكسارًا متدرجًا.

مبدأ العمل (مسار بصري قابل للعكس)

وضع الإرسال: يتم إصدار موجة كروية من مصدر تغذية في نقطة معينة على الكرة، ويتم انكسارها بواسطة عدسة إلى موجة مستوية متوازية (شعاع ضيق عالي الكسب).

وضع الاستقبال: يتم انكسار الموجات المستوية للحوادث من أي اتجاه بواسطة عدسة ويتم تركيزها بدقة على نقاط مقابلة على السطح الكروي.

الميزات الرئيسية: تركيز شامل، استقلالية متعددة الحزم، خالية من التداخل، كسب عالٍ، فص جانبي منخفض.

ثانياً. التطبيق في نظام اتصالات الجيل الخامس 5G

يتطلب الجيل الخامس 5G كسبًا عاليًا، وحزمًا متعددة، وتغطية واسعة، وسعة كبيرة، وتداخلاً منخفضًا، وخفضًا للتكاليف، وتحسينًا للكفاءة، وهو ما تلبيها هوائي عدسة لونجبو بشكل مثالي.

تغطية المحطات الأساسية الكبيرة/الصغيرة للجيل الخامس 5G

• شعاع ضيق عالي الكسب: يتميز بكسب أعلى وتغطية أطول واختراق أقوى مقارنة بالهوائيات المسطحة التقليدية.

• تغطية متعددة الحزم في وقت واحد: يتم ترتيب مصادر تغذية متعددة على السطح الكروي لتشكيل حزم متعددة مستقلة، لا تتداخل مع بعضها البعض، مما يضاعف السعة.

• إعادة استخدام موارد السقف: يدعم الهوائي الواحد نطاقات تردد متعددة/معايير متعددة (2G/3G/4G/5G)، مما يقلل عدد الهوائيات ويوفر المساحة.

تطبيقات سيناريوهات الجيل الخامس النموذجية

• السكك الحديدية عالية السرعة/الطرق السريعة/الأنفاق/الجسور (تغطية ضيقة وطويلة)

◦ شعاع ضيق + كسب عالٍ، تغطية مستمرة عبر مسافات طويلة، مما يقلل عدد المحطات الأساسية.

◦ الحالة: يحقق خط السكك الحديدية السريع مودانجيانغ-جيا موزي تغطية 5G كاملة، مما يقلل 195 محطة أساسية ويوفر حوالي 92 مليون يوان في التكاليف على مدى 10 سنوات.

• سيناريوهات عالية الكثافة (حرم جامعي/مكان/منطقة سكنية)

◦ يقلل التغطية الدقيقة متعددة الحزم من التداخل بين القنوات المشتركة ويعزز السعة وتجربة المستخدم.

◦ يدعم تقنية Massive MIMO ويعمل بالتآزر مع تقنية واجهة الهواء لشبكة الجيل الخامس (5G).

• موجات المليمتر لشبكة الجيل الخامس (24G/28G/39G، إلخ)

◦ نظرًا لفقدان المسار الكبير لموجات المليمتر، توفر عدسة Longbo كسبًا عاليًا للغاية لتعويض الفقد وتعزيز التغطية.

◦ يدعم المسح الضوئي للحزم بزاوية واسعة (تصل إلى 146 درجة)، ويتكيف مع متطلبات التغطية المرنة لموجات المليمتر.

• تغطية فائقة الطول في المناطق البحرية/النائية

◦ مع تغطية قصوى تبلغ 75 كم، يحل تحدي التغطية في المناطق البحرية/المناطق النائية.

• اتصالات الطوارئ/نقطة اتصال مؤقتة

◦ نشر سريع، سعة عالية متعددة الحزم، تلبي احتياجات السيناريوهات عالية التزامن مثل المهرجانات الموسيقية والفعاليات.

القيمة الأساسية (حل نقاط ضعف الجيل الخامس 5G)

• خفض التكاليف وتحسين الكفاءة: تقليل عدد المحطات الأساسية وخفض تكاليف النشر/الصيانة.

• تحسين السعة: مع التوازي متعدد الحزم، يتم تعزيز السعة عدة مرات.

• تحسين التغطية: مدى أطول، اختراق أعمق، وتغطية أكثر استمرارية.

• قمع التداخل: شعاع ضيق + عزل عالٍ، مما يقلل من تداخل القناة المشتركة/القناة المجاورة.

• توافق متعدد الترددات: يدعم Sub-6G + mmWave، ويتكيف مع نطاق 5G الكامل.

ثالثاً. الملخص

هوائي عدسة لونجبو، الذي يحقق تركيزاً اتجاهياً شاملاً، وحزماً متعددة، وكسباً عالياً من خلال معامل انكسار متدرج كروي، هو تقنية رئيسية لتحسين تغطية/سعة/تكلفة شبكات الجيل الخامس (5G) وقد تم استخدامه على نطاق واسع في سيناريوهات متعددة على نطاق واسع.