Prinsip antena lensa Longbo dan aplikasinya dalam sistem komunikasi 5G

Lensa Luneburg adalah lensa dielektrik berbentuk bola dengan gradien indeks bias yang bertahap, diusulkan oleh Rudolf Karl Luneburg pada tahun 1944.

Struktur inti dan profil indeks bias

• Bentuk: Merupakan bola sempurna, dengan parameter struktural/material yang sepenuhnya simetris di sekitar pusat bola.

• Indeks bias: Gradien radial, berkurang secara bertahap dari pusat ke permukaan bola.

Rumus ideal: n(r) = √(2−(r/R)²)

◦ r: Jarak dari pusat bola; R: Jari-jari bola; n(R)=1 (sesuai dengan udara).

• Struktur ekuivalen: menyerupai bawang, dengan banyak cincin dielektrik, setiap lapisan memiliki konstanta dielektrik yang berbeda, mencapai refraksi gradien.

Prinsip kerja (jalur optik yang dapat dibalik)

Mode transmisi: Gelombang bola dipancarkan dari sumber umpan pada titik tertentu di bola, dan dibiaskan oleh lensa menjadi gelombang datar paralel (sinar sempit penguatan tinggi).

Mode penerimaan: Gelombang datar insiden dari arah mana pun dibiaskan oleh lensa dan difokuskan secara presisi ke titik-titik yang sesuai pada permukaan bola.

Fitur utama: fokus omnidireksional, independensi multi-beam, bebas interferensi, gain tinggi, sidelobe rendah.

II. Aplikasi dalam sistem komunikasi 5G

5G membutuhkan gain tinggi, multi-beam, cakupan luas, kapasitas besar, interferensi rendah, pengurangan biaya, dan peningkatan efisiensi, dan antena lensa Longbo sangat sesuai dengan persyaratan ini.

Cakupan menara pemancar makro/mikro 5G

• Pancaran sempit gain tinggi: Memiliki gain lebih tinggi, jangkauan lebih luas, dan penetrasi lebih kuat dibandingkan antena panel tradisional.

• Cakupan multi-pancaran simultan: Beberapa sumber umpan disusun pada permukaan bola untuk membentuk multi-pancaran independen, yang tidak saling mengganggu, menggandakan kapasitas.

• Penggunaan kembali sumber daya atap: Satu antena mendukung beberapa pita frekuensi/beberapa standar (2G/3G/4G/5G), mengurangi jumlah antena dan menghemat ruang.

Aplikasi skenario 5G tipikal

• Kereta cepat/jalan tol/terowongan/jembatan (cakupan sempit dan panjang)

◦ Sinar sempit + penguatan tinggi, cakupan berkelanjutan dalam jarak jauh, mengurangi jumlah stasiun pangkalan.

◦ Kasus: Kereta Cepat Mudanjiang-Jiamusi mencapai cakupan 5G penuh, mengurangi 195 stasiun pangkalan dan menghemat biaya sekitar 92 juta yuan selama 10 tahun.

• Skenario kepadatan tinggi (kampus/lokasi acara/area perumahan)

◦ Cakupan multi-beam yang presisi mengurangi interferensi kanal bersama dan meningkatkan kapasitas serta pengalaman pengguna.

◦ Mendukung Massive MIMO dan bekerja secara sinergis dengan teknologi antarmuka udara 5G.

• 5G gelombang milimeter (24G/28G/39G, dll.)

◦ Karena hilangnya jalur yang signifikan dari gelombang milimeter, lensa Longbo menawarkan penguatan ultra-tinggi untuk mengkompensasi hilangnya sinyal dan meningkatkan cakupan.

◦ Mendukung pemindaian beam sudut lebar (hingga 146°), beradaptasi dengan persyaratan cakupan fleksibel gelombang milimeter.

• Cakupan jarak ultra-jauh di area laut/terpencil

◦ Dengan cakupan maksimum 75km, ini menyelesaikan tantangan cakupan di area maritim/wilayah terpencil.

• Komunikasi darurat/hotspot sementara

◦ Penyebaran cepat, kapasitas tinggi multi-beam, memenuhi kebutuhan skenario konkurensi tinggi seperti festival musik dan acara.

Nilai inti (menyelesaikan kendala 5G)

• Pengurangan biaya dan peningkatan efisiensi: Mengurangi jumlah menara pemancar dan menurunkan biaya pemasangan/pemeliharaan.

• Peningkatan kapasitas: Dengan paralelisme multi-beam, kapasitas ditingkatkan berkali-kali lipat.

• Peningkatan cakupan: Jangkauan lebih jauh, penetrasi lebih dalam, dan cakupan lebih berkelanjutan.

• Interferensi teredam: pancaran sempit + isolasi tinggi, mengurangi interferensi kanal bersama/kanal berdekatan.

• Kompatibilitas multi-frekuensi: Mendukung Sub-6G + mmWave, beradaptasi dengan pita penuh 5G.

III. Ringkasan

Antena lensa Longbo, yang mencapai pemfokusan omnidireksional, multi-pancaran, dan gain tinggi melalui indeks bias gradien bola, adalah teknologi kunci untuk optimasi cakupan/kapasitas/biaya 5G dan telah banyak digunakan dalam berbagai skenario dalam skala besar.