Prinzip der Longbo-Linsenantenne und ihre Anwendung im 5G-Kommunikationssystem

Die Luneburg-Linse ist eine sphärische dielektrische Linse mit einem allmählichen Gradienten des Brechungsindexes, die 1944 von Rudolf Karl Luneburg vorgeschlagen wurde.

Kernstruktur und Brechungsindexprofil

• Form: Es ist eine perfekte Kugel, wobei die strukturellen/materiellen Parameter um das Zentrum der Kugel herum vollständig symmetrisch sind.

• Brechungsindex: Radialer Gradient, der vom Zentrum zur Oberfläche der Kugel allmählich abnimmt.

Ideale Formel: n(r) = √(2−(r/R)²)

◦ r: Abstand vom Zentrum der Kugel; R: Radius der Kugel; n(R)=1 (angepasst an Luft).

• Äquivalente Struktur: Ähnlich einer Zwiebel, mit mehreren dielektrischen Ringen, wobei jede Schicht eine andere Dielektrizitätskonstante aufweist, um einen Gradientenbrechung zu erzielen.

Funktionsprinzip (reversibler optischer Pfad)

Übertragungsmodus: Eine Kugelwelle wird von einer Speisequelle an einem bestimmten Punkt auf der Kugel emittiert und durch eine Linse in eine parallele ebene Welle (Hochgewinn-Schmalband) gebrochen.

Empfangsmodus: Einfallende ebene Wellen aus beliebiger Richtung werden von einer Linse gebrochen und präzise auf entsprechende Punkte auf der sphärischen Oberfläche fokussiert.

Hauptmerkmale: omnidirektionale Fokussierung, unabhängige Mehrfachstrahlen, störungsfrei, hoher Gewinn, niedrige Nebenkeulen.

II. Anwendung im 5G-Kommunikationssystem

5G erfordert hohen Gewinn, Mehrfachstrahlen, breite Abdeckung, große Kapazität, geringe Interferenzen, Kostenreduktion und Effizienzsteigerung, und die Longbo-Linsenantenne erfüllt diese Anforderungen perfekt.

5G Makro-/Mikro-Basisstationsabdeckung

• Hochverstärkender Schmalstrahl: Er bietet höhere Verstärkung, größere Reichweite und stärkere Durchdringung im Vergleich zu herkömmlichen Panel-Antennen.

• Gleichzeitige Multi-Beam-Abdeckung: Mehrere Feed-Quellen sind auf der sphärischen Oberfläche angeordnet, um unabhängige Multi-Beams zu bilden, die sich nicht gegenseitig stören und die Kapazität verdoppeln.

• Wiederverwendung von Dachressourcen: Eine einzelne Antenne unterstützt mehrere Frequenzbänder/mehrere Standards (2G/3G/4G/5G), reduziert die Anzahl der Antennen und spart Platz.

Typische 5G-Szenarioanwendungen

• Hochgeschwindigkeitsbahn/Autobahn/Tunnel/Brücke (enge und lange Abdeckung)

◦ Schmalband + hoher Gewinn, kontinuierliche Abdeckung über lange Distanzen, Reduzierung der Anzahl von Basisstationen.

◦ Fall: Die Hochgeschwindigkeitsbahn Mudanjiang-Jiamusi erreicht eine vollständige 5G-Abdeckung, reduziert 195 Basisstationen und spart über 10 Jahre etwa 92 Millionen Yuan an Kosten.

• Szenarien mit hoher Dichte (Campus/Veranstaltungsort/Wohngebiet)

◦ Multi-Beam-Präzisionsabdeckung reduziert Kanalübersprechen und verbessert Kapazität und Benutzererlebnis.

◦ Unterstützt Massive MIMO und arbeitet synergistisch mit der 5G-Luftschnittstellentechnologie.

• Millimeterwellen-5G (24G/28G/39G usw.)

◦ Aufgrund des erheblichen Signalverlusts von Millimeterwellen bietet die Longbo-Linse einen extrem hohen Gewinn, um den Verlust auszugleichen und die Abdeckung zu verbessern.

◦ Unterstützt Weitwinkel-Beam-Scanning (bis zu 146°), um sich an die flexiblen Abdeckungsanforderungen von Millimeterwellen anzupassen.

• Ultra-Langstreckenabdeckung in ozeanischen/entlegenen Gebieten

◦ Mit einer maximalen Reichweite von 75 km löst es die Abdeckungsprobleme in maritimen Gebieten/entlegenen Regionen.

• Notfallkommunikation/temporärer Hotspot

◦ Schnelle Bereitstellung, Multi-Beam-Hochkapazität, erfüllt die Anforderungen von Szenarien mit hoher Gleichzeitigkeit wie Musikfestivals und Veranstaltungen.

Kernwert (Lösung von 5G-Problemen)

• Kostenreduktion und Effizienzsteigerung: Reduzieren Sie die Anzahl der Basisstationen und senken Sie die Bereitstellungs-/Wartungskosten.

• Kapazitätssteigerung: Mit paralleler Mehrfachstrahltechnologie wird die Kapazität um ein Vielfaches erhöht.

• Abdeckungssteigerung: Größere Reichweite, tiefere Durchdringung und kontinuierlichere Abdeckung.

• Interferenzunterdrückung: Schmaler Strahl + hohe Isolation, reduziert Ko-Kanal-/Nebenkanal-Interferenzen.

• Multi-Frequenz-Kompatibilität: Unterstützt Sub-6G + mmWave, passt sich dem 5G-Vollband an.

III. Zusammenfassung

Die Longbo-Linsenantenne, die durch sphärischen Gradienten-Brechungsindex eine omnidirektionale Fokussierung, Multi-Beam und hohe Verstärkung erzielt, ist eine Schlüsseltechnologie für die Optimierung von 5G-Abdeckung/Kapazität/Kosten und wird bereits in großem Maßstab in mehreren Szenarien eingesetzt.