Principe de l'antenne lentille Longbo et son application dans le système de communication 5G

La lentille de Luneburg est une lentille diélectrique sphérique avec un gradient d'indice de réfraction graduel, proposée par Rudolf Karl Luneburg en 1944.

Structure centrale et profil d'indice de réfraction

• Forme : C'est une sphère parfaite, avec des paramètres structurels/matériels complètement symétriques autour du centre de la sphère.

• Indice de réfraction : Gradient radial, diminuant progressivement du centre à la surface de la sphère.

Formule idéale : n(r) = √(2−(r/R)²)

◦ r : Distance du centre de la sphère ; R : Rayon de la sphère ; n(R)=1 (adapté à l'air).

• Structure équivalente : ressemblant à un oignon, avec plusieurs anneaux diélectriques, chaque couche ayant une constante diélectrique différente, réalisant une réfraction graduelle.

Principe de fonctionnement (chemin optique réversible)

Mode de transmission : Une onde sphérique est émise à partir d'une source d'alimentation à un certain point de la sphère, et est réfractée par une lentille en une onde plane parallèle (faisceau étroit à gain élevé).

Mode de réception : Les ondes planes incidentes provenant de n'importe quelle direction sont réfractées par une lentille et focalisées avec précision sur des points correspondants à la surface sphérique.

Caractéristiques clés : focalisation omnidirectionnelle, indépendance multi-faisceaux, sans interférence, gain élevé, faible lobe latéral.

II. Application dans le système de communication 5G

La 5G exige un gain élevé, des multi-faisceaux, une large couverture, une grande capacité, une faible interférence, une réduction des coûts et une amélioration de l'efficacité, et l'antenne lentille Longbo répond parfaitement à ces exigences.

Couverture des stations de base macro/micro 5G

• Faisceau étroit à gain élevé : il offre un gain plus élevé, une couverture plus longue et une pénétration plus forte par rapport aux antennes panneau traditionnelles.

• Couverture multi-faisceaux simultanée : plusieurs sources d'alimentation sont disposées sur la surface sphérique pour former des multi-faisceaux indépendants qui n'interfèrent pas les uns avec les autres, doublant ainsi la capacité.

• Réutilisation des ressources de toit : une seule antenne prend en charge plusieurs bandes de fréquences/plusieurs normes (2G/3G/4G/5G), réduisant le nombre d'antennes et économisant de l'espace.

Applications typiques des scénarios 5G

• Lignes à grande vitesse/autoroutes/tunnels/ponts (couverture étroite et longue)

◦ Faisceau étroit + gain élevé, couverture continue sur de longues distances, réduisant le nombre de stations de base.

◦ Cas : La ligne à grande vitesse Mudanjiang-Jiamusi atteint une couverture 5G complète, réduisant 195 stations de base et économisant environ 92 millions de yuans en coûts sur 10 ans.

• Scénarios à haute densité (campus/lieu/zone résidentielle)

◦ La couverture précise multi-faisceaux réduit les interférences co-canal et améliore la capacité et l'expérience utilisateur.

◦ Prend en charge le Massive MIMO et fonctionne en synergie avec la technologie d'interface radio 5G.

• 5G ondes millimétriques (24G/28G/39G, etc.)

◦ En raison de la perte de signal significative des ondes millimétriques, la lentille Longbo offre un gain ultra-élevé pour compenser la perte et améliorer la couverture.

◦ Prend en charge le balayage de faisceau grand angle (jusqu'à 146°), s'adaptant aux exigences de couverture flexibles des ondes millimétriques.

• Couverture ultra-longue portée dans les zones océaniques/isolées

◦ Avec une couverture maximale de 75 km, il résout le défi de couverture dans les zones maritimes/régions isolées.

• Communication d'urgence/point d'accès temporaire

◦ Déploiement rapide, haute capacité multi-faisceaux, répondant aux besoins de scénarios à forte concurrence tels que les festivals de musique et les événements.

Valeur fondamentale (résolution des problèmes de la 5G)

• Réduction des coûts et amélioration de l'efficacité : Réduire le nombre de stations de base et diminuer les coûts de déploiement/maintenance.

• Amélioration de la capacité : Grâce au parallélisme multi-faisceaux, la capacité est augmentée de plusieurs fois.

• Amélioration de la couverture : Portée plus longue, pénétration plus profonde et couverture plus continue.

• Suppression des interférences : faisceau étroit + isolation élevée, réduisant les interférences des canaux adjacents/co-canaux.

• Compatibilité multi-fréquences : prend en charge Sub-6G + mmWave, s'adapte à la bande complète 5G.

III. Résumé

L'antenne lentille Longbo, qui réalise une focalisation omnidirectionnelle, multi-faisceaux et un gain élevé grâce à un indice de réfraction sphérique gradué, est une technologie clé pour l'optimisation de la couverture/capacité/coût de la 5G et a été largement utilisée à grande échelle dans plusieurs scénarios.