Zasada działania anteny soczewkowej Longbo i jej zastosowanie w systemie komunikacji 5G

Soczewka Luneburga to kulista soczewka dielektryczna ze stopniowym gradientem współczynnika załamania światła, zaproponowana przez Rudolfa Karla Luneburga w 1944 roku.

Struktura rdzenia i profil współczynnika załamania światła

• Kształt: Jest to idealna kula, z parametrami strukturalnymi/materiałowymi całkowicie symetrycznymi wokół środka kuli.

• Współczynnik załamania światła: Gradient radialny, stopniowo malejący od środka do powierzchni kuli.

Idealny wzór: n(r) = √(2−(r/R)²)

◦ r: Odległość od środka kuli; R: Promień kuli; n(R)=1 (dopasowane do powietrza).

• Struktura równoważna: przypominająca cebulę, z wieloma pierścieniami dielektrycznymi, z których każda warstwa ma inną stałą dielektryczną, osiągając gradientowe załamanie.

Zasada działania (odwracalna ścieżka optyczna)

Tryb transmisji: Fala kulista jest emitowana ze źródła zasilającego w określonym punkcie na sferze i jest załamywana przez soczewkę w równoległą falę płaską (wąska wiązka o wysokim zysku).

Tryb odbioru: Płaskie fale padające z dowolnego kierunku są załamywane przez soczewkę i precyzyjnie ogniskowane na odpowiadających im punktach na powierzchni sferycznej.

Kluczowe cechy: ogniskowanie dookólne, niezależność wielu wiązek, brak zakłóceń, wysokie wzmocnienie, niski poziom wiązek bocznych.

II. Zastosowanie w systemie komunikacji 5G

5G wymaga wysokiego wzmocnienia, wielu wiązek, szerokiego zasięgu, dużej pojemności, niskich zakłóceń, redukcji kosztów i poprawy efektywności, a antena soczewkowa Longbo idealnie spełnia te wymagania.

Zasięg stacji bazowych 5G makro/mikro

• Wąska wiązka o wysokim zysku: Charakteryzuje się wyższym zyskiem, dłuższym zasięgiem i silniejszą penetracją w porównaniu do tradycyjnych anten panelowych.

• Jednoczesne pokrycie wieloma wiązkami: Wiele źródeł zasilania jest rozmieszczonych na powierzchni sferycznej, tworząc niezależne wielowiązki, które nie zakłócają się wzajemnie, podwajając pojemność.

• Ponowne wykorzystanie zasobów dachowych: Pojedyncza antena obsługuje wiele pasm częstotliwości/wiele standardów (2G/3G/4G/5G), redukując liczbę anten i oszczędzając miejsce.

Typowe zastosowania scenariuszy 5G

• Kolej dużych prędkości/droga ekspresowa/tunel/most (wąski i długi zasięg)

◦ Wąska wiązka + wysoki zysk, ciągłe pokrycie na dużych odległościach, zmniejszające liczbę stacji bazowych.

◦ Przypadek: Kolej dużych prędkości Mudanjiang-Jiamusi osiąga pełne pokrycie 5G, redukując 195 stacji bazowych i oszczędzając około 92 milionów juanów kosztów w ciągu 10 lat.

• Scenariusze o wysokiej gęstości (kampus/obiekt/obszar mieszkalny)

◦ Precyzyjne pokrycie wielowiązkowe redukuje interferencję międzykanałową oraz zwiększa przepustowość i doświadczenie użytkownika.

◦ Obsługuje Massive MIMO i współpracuje z technologią interfejsu radiowego 5G.

• Milimetrowe fale 5G (24G/28G/39G itp.)

◦ Ze względu na znaczną stratę propagacji fal milimetrowych, soczewka Longbo zapewnia bardzo wysokie wzmocnienie, aby skompensować stratę i poprawić zasięg.

◦ Obsługuje skanowanie wiązki szerokokątnej (do 146°), dostosowując się do elastycznych wymagań pokrycia fal milimetrowych.

• Bardzo daleki zasięg w obszarach oceanicznych/odległych

◦ Z maksymalnym zasięgiem 75 km rozwiązuje problem pokrycia na obszarach morskich/odległych regionach.

• Komunikacja awaryjna/tymczasowy hotspot

◦ Szybkie wdrożenie, wielowiązkowa wysoka przepustowość, spełniająca potrzeby scenariuszy o wysokiej współbieżności, takich jak festiwale muzyczne i wydarzenia.

Wartość kluczowa (rozwiązywanie problemów 5G)

• Redukcja kosztów i zwiększenie efektywności: Zmniejszenie liczby stacji bazowych oraz obniżenie kosztów wdrożenia/utrzymania.

• Zwiększenie pojemności: Dzięki równoległości wielu wiązek, pojemność jest zwiększana kilkukrotnie.

• Zwiększenie zasięgu: Dłuższy zasięg, głębsza penetracja i bardziej ciągły zasięg.

• Tłumienie zakłóceń: wąska wiązka + wysoka izolacja, redukująca zakłócenia międzykanałowe/sąsiednie.

• Kompatybilność wieloczęstotliwościowa: Obsługuje Sub-6G + mmWave, dostosowuje się do pełnego pasma 5G.

III. Podsumowanie

Antena soczewkowa Longbo, która dzięki sferycznemu gradientowi współczynnika załamania światła osiąga dookólne ogniskowanie, wielowiązkowość i wysoki zysk, jest kluczową technologią optymalizacji pokrycia/pojemności/kosztów 5G i została szeroko zastosowana w wielu scenariuszach na dużą skalę.