Принцип работы линзовой антенны Longbo и ее применение в системе связи 5G

Линза Люнеберга — это сферическая диэлектрическая линза с градиентом показателя преломления, предложенная Рудольфом Карлом Люнебергом в 1944 году.

Основная структура и профиль показателя преломления

• Форма: Идеальная сфера, структурные/материальные параметры которой полностью симметричны относительно центра сферы.

• Показатель преломления: Радиальный градиент, постепенно уменьшающийся от центра к поверхности сферы.

Идеальная формула: n(r) = √(2−(r/R)²)

◦ r: Расстояние от центра сферы; R: Радиус сферы; n(R)=1 (согласовано с воздухом).

• Эквивалентная структура: напоминает луковицу, с множеством диэлектрических колец, каждое из которых имеет разную диэлектрическую проницаемость, что обеспечивает градиентное преломление.

Принцип работы (обратимый оптический путь)

Режим передачи: сферическая волна излучается из источника питания в определенной точке сферы и преломляется линзой в параллельную плоскую волну (узкий луч с высоким коэффициентом усиления).

Режим приема: Плоские падающие волны из любого направления преломляются линзой и точно фокусируются на соответствующих точках сферической поверхности.

Ключевые особенности: всенаправленная фокусировка, независимость многолучевости, отсутствие помех, высокий коэффициент усиления, низкие боковые лепестки.

II. Применение в системе связи 5G

5G требует высокого коэффициента усиления, многолучевости, широкого покрытия, большой емкости, низких помех, снижения затрат и повышения эффективности, а антенна Longbo lens идеально соответствует этим требованиям.

Покрытие базовых станций 5G (макро/микро)

• Узкий луч с высоким коэффициентом усиления: он может похвастаться более высоким коэффициентом усиления, большим радиусом действия и более сильным проникновением по сравнению с традиционными панельными антеннами.

• Одновременное покрытие несколькими лучами: несколько источников питания расположены на сферической поверхности для формирования независимых множественных лучей, которые не мешают друг другу, удваивая емкость.

• Повторное использование ресурсов крыши: одна антенна поддерживает несколько частотных диапазонов/несколько стандартов (2G/3G/4G/5G), сокращая количество антенн и экономя место.

Типичные сценарии применения 5G

• Высокоскоростные железные дороги/автомагистрали/тоннели/мосты (узкое и протяженное покрытие)

◦ Узкий луч + высокое усиление, непрерывное покрытие на больших расстояниях, сокращение количества базовых станций.

◦ Пример: Высокоскоростная железная дорога Муданьцзян-Цзямусы обеспечивает полное покрытие 5G, сокращая количество базовых станций на 195 и экономя около 92 миллионов юаней за 10 лет.

• Сценарии высокой плотности (кампус/место проведения/жилой район)

◦ Точное многолучевое покрытие снижает интерференцию между каналами и повышает емкость и качество обслуживания пользователей.

◦ Поддерживает Massive MIMO и работает в синергии с технологией радиоинтерфейса 5G.

• Миллиметровые волны 5G (24G/28G/39G и т. д.)

◦ Из-за значительных потерь при распространении миллиметровых волн линза Лонгбо обеспечивает сверхвысокое усиление для компенсации потерь и улучшения покрытия.

◦ Поддерживает широкоугольное сканирование луча (до 146°), адаптируясь к гибким требованиям к покрытию миллиметровых волн.

• Сверхдальнее покрытие в океанических/удаленных районах

◦ С максимальным покрытием до 75 км решает проблему покрытия в морских районах/удаленных регионах.

• Экстренная связь/временная точка доступа

◦ Быстрое развертывание, многолучевая высокая емкость, отвечающая потребностям сценариев с высокой конкуренцией, таких как музыкальные фестивали и мероприятия.

Ключевая ценность (решение проблем 5G)

• Снижение затрат и повышение эффективности: Уменьшение количества базовых станций и снижение затрат на развертывание/обслуживание.

• Повышение емкости: Благодаря параллельной работе многолучевости емкость увеличивается в несколько раз.

• Улучшение покрытия: Большая дальность, более глубокое проникновение и более непрерывное покрытие.

• Подавление помех: узкий луч + высокая изоляция, снижающая интерференцию между ко- и соседними каналами.

• Многочастотная совместимость: поддерживает Sub-6G + mmWave, адаптируется к полной полосе 5G.

III. Резюме

Антенна Longbo с линзой, которая обеспечивает всенаправленную фокусировку, многолучевость и высокий коэффициент усиления за счет сферического градиента показателя преломления, является ключевой технологией для оптимизации покрытия/емкости/стоимости 5G и широко используется в различных сценариях в больших масштабах.