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लॉन्ग्बो लेंस एंटीना का सिद्धांत और 5जी संचार प्रणाली में इसका अनुप्रयोग
बना गयी 03.11
- लॉन्ग्बो लेंस एंटीना का सिद्धांत
ल्यूनेबर्ग लेंस एक गोलाकार ढांकता हुआ लेंस है जिसमें एक क्रमिक अपवर्तक सूचकांक प्रवणता होती है, जिसे 1944 में रुडोल्फ कार्ल ल्यूनेबर्ग द्वारा प्रस्तावित किया गया था।
मुख्य संरचना और अपवर्तक सूचकांक प्रोफ़ाइल
• आकार: यह एक पूर्ण गोला है, जिसमें संरचनात्मक/सामग्री पैरामीटर गोले के केंद्र के चारों ओर पूरी तरह से सममित हैं।
• अपवर्तक सूचकांक: रेडियल प्रवणता, केंद्र से गोले की सतह तक धीरे-धीरे घटती हुई।
आदर्श सूत्र: n(r) = √(2−(r/R)²)
◦ r: गोले के केंद्र से दूरी; R: गोले की त्रिज्या; n(R)=1 (हवा के साथ मेल खाता है)।
• समतुल्य संरचना: प्याज के समान, जिसमें कई ढांकता हुआ छल्ले होते हैं, प्रत्येक परत का एक अलग ढांकता हुआ स्थिरांक होता है, जो प्रवणता अपवर्तन प्राप्त करता है।
कार्य सिद्धांत (उत्क्रमणीय ऑप्टिकल पथ)
ट्रांसमिशन मोड: एक निश्चित बिंदु पर एक फीड स्रोत से एक गोलाकार तरंग उत्सर्जित होती है, और एक लेंस द्वारा एक समानांतर प्लेन वेव (उच्च-गेन नैरो बीम) में अपवर्तित होती है।
रिसीविंग मोड: किसी भी दिशा से आने वाली इंसिडेंट प्लेन वेव को लेंस द्वारा अपवर्तित किया जाता है और स्फेरिकल सरफेस पर संबंधित बिंदुओं पर सटीक रूप से केंद्रित किया जाता है।
मुख्य विशेषताएं: ओमनीडायरेक्शनल फ़ोकसिंग, मल्टी-बीम स्वतंत्रता, हस्तक्षेप-मुक्त, उच्च गेन, लो साइडलोब।
II. 5G संचार प्रणाली में अनुप्रयोग
5G के लिए उच्च गेन, मल्टी-बीम, वाइड कवरेज, बड़ी क्षमता, कम हस्तक्षेप, लागत में कमी और दक्षता में सुधार की आवश्यकता होती है, और लॉन्गबो लेंस एंटीना इन आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा करता है।
5G मैक्रो/माइक्रो बेस स्टेशन कवरेज
• उच्च-लाभ संकीर्ण बीम: यह पारंपरिक पैनल एंटेना की तुलना में उच्च लाभ, लंबी कवरेज और मजबूत पैठ का दावा करता है।
• एक साथ बहु-बीम कवरेज: स्वतंत्र बहु-बीम बनाने के लिए गोलाकार सतह पर कई फीड स्रोत व्यवस्थित किए जाते हैं, जो एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं करते हैं, जिससे क्षमता दोगुनी हो जाती है।
• छत संसाधन पुन: उपयोग: एकल एंटीना कई आवृत्ति बैंड/कई मानकों (2G/3G/4G/5G) का समर्थन करता है, एंटेना की संख्या को कम करता है और जगह बचाता है।
विशिष्ट 5G परिदृश्य अनुप्रयोग
• हाई-स्पीड रेल/एक्सप्रेसवे/सुरंग/पुल (संकीर्ण और लंबी कवरेज)
◦ नैरो बीम + हाई गेन, लंबी दूरी पर निरंतर कवरेज, बेस स्टेशनों की संख्या कम करना।
◦ केस: मुदानजियांग-जियामुसी हाई-स्पीड रेलवे पूर्ण 5G कवरेज प्राप्त करता है, 195 बेस स्टेशनों को कम करता है और 10 वर्षों में लगभग 92 मिलियन युआन की लागत बचाता है।
• उच्च-घनत्व परिदृश्य (कैंपस/स्थल/आवासीय क्षेत्र)
◦ मल्टी-बीम सटीक कवरेज सह-चैनल हस्तक्षेप को कम करता है और क्षमता और उपयोगकर्ता अनुभव को बढ़ाता है।
◦ मैसिव MIMO का समर्थन करता है और 5G एयर इंटरफ़ेस तकनीक के साथ तालमेल बिठाकर काम करता है।
• मिलीमीटर-वेव 5G (24G/28G/39G, आदि)
◦ मिलीमीटर तरंगों के महत्वपूर्ण पथ हानि के कारण, लॉन्गबो लेंस हानि की भरपाई करने और कवरेज बढ़ाने के लिए अल्ट्रा-हाई गेन प्रदान करता है।
◦ मिलीमीटर वेव की लचीली कवरेज आवश्यकताओं के अनुकूल, वाइड-एंगल बीम स्कैनिंग (146° तक) का समर्थन करता है।
• समुद्री/दूरस्थ क्षेत्रों में अल्ट्रा-लॉन्ग-रेंज कवरेज
◦ 75 किमी के अधिकतम कवरेज के साथ, यह समुद्री क्षेत्रों/दूरस्थ क्षेत्रों में कवरेज की चुनौती को हल करता है।
• आपातकालीन संचार/अस्थायी हॉटस्पॉट
◦ त्वरित परिनियोजन, मल्टी-बीम उच्च-क्षमता, संगीत समारोहों और कार्यक्रमों जैसे उच्च समवर्ती परिदृश्यों की आवश्यकताओं को पूरा करता है।
मुख्य मूल्य (5G की समस्याओं का समाधान)
• लागत में कमी और दक्षता में वृद्धि: बेस स्टेशनों की संख्या कम करें और परिनियोजन/रखरखाव लागत कम करें।
• क्षमता वृद्धि: मल्टी-बीम पैरेललिज्म के साथ, क्षमता कई गुना बढ़ जाती है।
• कवरेज वृद्धि: लंबी रेंज, गहरी पैठ, और अधिक निरंतर कवरेज।
• हस्तक्षेप दमन: संकीर्ण बीम + उच्च अलगाव, सह-चैनल/आसन्न चैनल हस्तक्षेप को कम करना।
• बहु-आवृत्ति संगतता: सब-6G + mmWave का समर्थन करता है, 5G पूर्ण-बैंड के अनुकूल होता है।
III. सारांश
लॉन्गबो लेंस एंटीना, जो गोलाकार ग्रेडिएंट अपवर्तक सूचकांक के माध्यम से सर्वदिशात्मक फ़ोकसिंग, बहु-बीम और उच्च लाभ प्राप्त करता है, 5G कवरेज/क्षमता/लागत अनुकूलन के लिए एक प्रमुख तकनीक है और इसे बड़े पैमाने पर कई परिदृश्यों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।
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