Longbo lens anteninin prensibi ve 5G iletişim sistemindeki uygulaması

Luneburg Lensi, 1944 yılında Rudolf Karl Luneburg tarafından önerilen, kademeli bir kırılma indisi gradyanına sahip küresel bir dielektrik lenstir.

Çekirdek yapı ve kırılma indisi profili

• Şekil: Mükemmel bir küredir, yapısal/malzeme parametreleri kürenin merkezine göre tamamen simetriktir.

• Kırılma indisi: Radyal gradyan, kürenin merkezinden yüzeyine doğru giderek azalır.

İdeal formül: n(r) = √(2−(r/R)²)

◦ r: Kürenin merkezinden uzaklık; R: Kürenin yarıçapı; n(R)=1 (hava ile eşleşmiş).

• Eşdeğer yapı: Soğanı andıran, her katmanın farklı bir dielektrik sabite sahip olduğu, gradyan kırılma sağlayan çoklu dielektrik halkalardan oluşur.

Çalışma prensibi (tersinir optik yol)

İletim modu: Bir küresel dalga, küre üzerindeki belirli bir noktadan bir besleme kaynağından yayılır ve bir lens tarafından paralel bir düzlem dalgasına (yüksek kazançlı dar hüzme) kırılır.

Alma modu: Herhangi bir yönden gelen olay düzlem dalgaları bir lens tarafından kırılır ve küresel yüzeydeki karşılık gelen noktalara hassas bir şekilde odaklanır.

Ana özellikler: çok yönlü odaklama, çoklu ışın bağımsızlığı, parazitsiz, yüksek kazanç, düşük yan lob.

II. 5G iletişim sisteminde uygulama

5G, yüksek kazanç, çoklu ışın, geniş kapsama alanı, büyük kapasite, düşük parazit, maliyet azaltma ve verimlilik iyileştirmesi gerektirir ve Longbo lens anteni bu gereksinimleri mükemmel bir şekilde karşılar.

5G makro/mikro baz istasyonu kapsama alanı

• Yüksek kazançlı dar hüzme: Geleneksel panel antenlere kıyasla daha yüksek kazanç, daha uzun kapsama alanı ve daha güçlü nüfuz etme özelliğine sahiptir.

• Eşzamanlı çoklu hüzme kapsama: Küresel yüzeye yerleştirilmiş birden fazla besleme kaynağı, birbirini etkilemeyen bağımsız çoklu hüzmeler oluşturarak kapasiteyi ikiye katlar.

• Çatı kaynaklarının yeniden kullanımı: Tek anten birden fazla frekans bandını/birden fazla standardı (2G/3G/4G/5G) destekleyerek anten sayısını azaltır ve yerden tasarruf sağlar.

Tipik 5G senaryo uygulamaları

• Yüksek hızlı tren/otoyol/tünel/köprü (dar ve uzun kapsama alanı)

◦ Dar hüzme + yüksek kazanç, uzun mesafelerde sürekli kapsama alanı, baz istasyonu sayısını azaltır.

◦ Örnek: Mudanjiang-Jiamusi Yüksek Hızlı Demiryolu, tam 5G kapsama alanı sağlayarak 195 baz istasyonunu azaltır ve 10 yıl boyunca yaklaşık 92 milyon yuan maliyet tasarrufu sağlar.

• Yüksek yoğunluklu senaryolar (kampüs/mekan/yerleşim alanı)

◦ Çoklu ışın hassas kapsama alanı, eş kanal parazitini azaltır ve kapasiteyi ve kullanıcı deneyimini geliştirir.

◦ Massive MIMO'yu destekler ve 5G hava arayüzü teknolojisiyle uyumlu çalışır.

• Milimetre dalga 5G (24G/28G/39G, vb.)

◦ Milimetre dalgaların önemli yol kaybı nedeniyle, Longbo lensi kaybı telafi etmek ve kapsama alanını iyileştirmek için ultra yüksek kazanç sunar.

◦ Milimetre dalgaların esnek kapsama gereksinimlerine uyum sağlayan geniş açılı ışın taramasını (146°'ye kadar) destekler.

• Okyanus/uzak alanlarda ultra uzun menzilli kapsama

◦ Maksimum 75 km kapsama alanı ile deniz alanlarındaki/uzak bölgelerdeki kapsama sorununu çözer.

• Acil durum iletişimi/geçici hotspot

◦ Hızlı kurulum, çoklu ışın yüksek kapasite, müzik festivalleri ve etkinlikler gibi yüksek eşzamanlılık senaryolarının ihtiyaçlarını karşılar.

Temel değer (5G sorunlarını çözme)

• Maliyet azaltma ve verimlilik artışı: Baz istasyonu sayısını azaltın ve kurulum/bakım maliyetlerini düşürün.

• Kapasite artışı: Çoklu ışın paralelliği ile kapasite birkaç kat artırılır.

• Kapsama alanı artışı: Daha uzun menzil, daha derin nüfuz etme ve daha sürekli kapsama alanı.

• Parazit bastırma: dar hüzme + yüksek izolasyon, eş kanal/bitişik kanal parazitini azaltır.

• Çoklu frekans uyumluluğu: Sub-6G + mmWave'i destekler, 5G tam banda uyum sağlar.

III. Özet

Küremsel gradyan kırılma indisi ile her yöne odaklama, çoklu hüzme ve yüksek kazanç elde eden Longbo lens anteni, 5G kapsama/kapasite/maliyet optimizasyonu için kilit bir teknolojidir ve birden fazla senaryoda büyük ölçekte yaygın olarak kullanılmıştır.