Tìm hiểu về hệ thống transmitarray

Đề tài Tìm hiểu hệ thống Transmitarray GVHD: Trần Thanh Ngơn Nhóm Phạm Hồng Đơng 1811942 100% Lâm Vinh Phú 1813541 100% Nguyễn Việt Khoa 1812661 100% Giới thiệu hệ thống Transmitarray • Hoạt động dựa nguyên lý điện từ học, antenna thiết bị điện tử quan trọng sử dụng loạt ứng dụng phát truyền hình, ra-đa, truyền dẫn không dây, viễn thám thám hiểm không gian Mặc dù antenna có lịch sử 100 năm, khái antenna tiếp tục xuất nhờ việc khám phá phổ tần số chẳng hạn dải THz, tiến vật liệu kỹ thuật chế tạo, ngày tăng lực tính tốn thực nghiệm Transmitarray khái niệm thú vị thu hút quan tâm ngày nhiều nhà nghiên cứu lĩnh vực antenna • Sự đa dạng rộng lớn antenna phân loại thành antenna có độ lợi thấp ( 20 dBi) Transmitarray thuộc đến nhóm antenna có độ lợi cao Nguyên lý hoạt động • Hệ thống transmitarray antenna bề mặt dịch pha (PSS), cấu trúc có khả tập trung bức xạ điện từ từ antenna nguồn để tạo ăng ten định hướng có độ lợi lớn độ đinh hướng cao Transmitarray bao gồm mảng đơn vị đặt phía một antenna nguồn (cấp nguồn) Sự chuyển pha thực ô đơn vị, phần tử bề mặt thu phát, để tập trung các mặt sóng tới từ antenna cấp nguồn. Những bề mặt mỏng sử dụng thay cho thấu kính điện mơi  •  Không giống như phased array, transmitarray không yêu cầu mạng cung cấp liệu, tổn thất giảm đáng kể. Tương tự, chúng có lợi hơn reflectarray chỗ tránh tắc nghẽn nguồn cấp liệu Transmitarray antenna chia thành loại: cố định cấu hình lại. Transmitarray một bề mặt chuyển pha bao gồm mảng ô đơn vị. Chúng tập trung sóng từ antenna cấp nguồn thành chùm tia phát hẹp hơn. Bằng cách áp dụng dịch chuyển pha liên tục độ tia phát, chùm tia hội tụ hướng hướng khác với khoảng cách xa Fixed transmitarrays (hệ thống truyền cố định) • Tại vị trí bề mặt cấu trúc, uni-cell thu nhỏ xoay để có được biên độ và phân bố cần thiết. Do đó, tập trung theo hướng khả dụng. Mục đích để xác định gần phân bố pha lý tưởng • Trong hệ thống transmitarray có sử dụng nhiều loại uni-cell khác • Thành phần slot antenna đặt gần tâm dải phát, vì hiệu suất phân cực của chúng tốt ở góc tới bình thường, khi phần tử double square ring slot atena được sử dụng cạnh, chúng hoạt động tốt góc tới xiên Điều cho phép tăng góc phụ (lóa) của feed horn antena giảm chiều dài kích thước ăng ten tổng thể. Các đơn vị không yêu cầu trung tâm hệ thống, nơi dịch pha 0° làm giảm suy hao chèn khoảng dB 105 GHz, phần lớn biên độ chùm vùng trung tâm • Việc triển khai transmitarray chia thành cách tiếp cận: phân tán lớp (layered-scatterer) điều hướng sóng (guided-wave) Đối với cách tiếp cận thứ sữ dụng nhiều lớp ghép nối để đạt chuyển pha, lại có mức sidelobe (SLL) điều hướng Cách tiếp cận thứ hai cho phép điều hướng rộng chi phí phần cứng độ phức tạp cao Transmitarray antenna chia thành hai loại: cố định cấu hình lại. Như mơ tả trước đó, transmitarray một bề mặt chuyển pha bao gồm mảng đơn vị. Chúng tập trung sóng từ antenna cấp nguồn thành chùm tia phát hẹp hơn. Bằng cách áp dụng dịch chuyển pha liên tục độ tia phát, chùm tia hội tụ hướng hướng khác với khoảng cách xa Reconfiguration methods (phương pháp cấu hình lại) • Trong hệ thống reconfiguration transmitarray, độ định hướng thiết lập thông qua việc điều khiển chuyển pha qua ô đơn vị Điều cho phép hướng chùm tia phía người dùng cách thực số phương pháp như: • PIN Diodes có thể sử dụng phép cấu hình lại pha nhanh với suy hao chèn dưới dB. Tuy nhiên yêu cầu lượng lớn thành phần liên quan, điều làm tăng chi phí thực •  Một ví dụ triển khai khác Fresnel reflectarray hoạt động với mạch điều khiển PIN diodes Mặc dù ô đơn vị tối ưu hóa mức mức suy hao quét mức 3,4 dB 30°. Việc tập trung sóng ăng ten vùng trường gần có thể cấu hình lại cách sử dụng khe chứa PIN diodes Bằng cách điều chỉnh pha so với sóng tham chiếu, các nguyên tắc Holography cho phép sử dụng cấu trúc feeding phẳng, nhỏ gọn triệt tiêu các sidelobe không mong muốn • Các vật liệu có thể sử dụng hệ thống ăng ten cấu hình lại cho thấy hứa hẹn cho phép truyền dẫn chùm tia phát có độ định hướng cao với mức suy hao thấp Cấu trúc & chức Cấu trúc Mảng gồm NxM anten dipole đặt phía trước nguồn tín hiệu Mỗi uni-cell cấu thành từ layer: • Receiving layer: nhận tín hiệu từ nguồn • Bias layer • Transmitting layer: xạ tín hiệu nhận ngồi uni-cell • Hoạt động 28 GHz • Gồm lớp kim loại in lên chất RT5880, có độ dày 0.254 mm, số điện mơi = 2.2 • lớp kim loại phân cách lớp vật liệu ePTFE dày 3mm, số điện môi = 1.4 tạo lệch pha 100o lớp Cấu trúc & chức Chức • Bức xạ tín hiệu RF từ máy phát dạng sóng vơ tuyến (mode phát) • Chuyển đổi sóng vơ tuyến thành tín hiệu RF để xử lý máy thu (mode thu) • Hướng lượng xạ theo vài hướng định, tập trung thu tín hiệu từ vài hướng mong muốn Bằng cách điều khiển pha, biên độ, cấu trúc xếp khoảng cách elements So sánh với reflectarray • Hướng xạ Transmitarray hướng feed horn • Cịn Reflectarray xạ tương tự nguyên tắc phản xạ sóng So sánh với reflectarray  Pha Transmitarray nhạy cảm Reflectarray có tần số thay đổi So sánh với reflectarray Các xạ tính tốn Reflectarray so với Transmitarray trong E -plane và H -plane f = 10GHz 10 So sánh với reflectarray • Độ lợi đỉnh cho Transmitarray nhỏ Reflectarray khoảng 1,1 dB 10 GHz. Điều Transmitarray có băng thơng rộng hơn, cơng suất phản xạ bề mặt chất điện mơi đục lỗ, cịn Reflectarray có băng thơng hẹp cố định, phụ thuộc vào khối điện mơi cộng hưởng • Đối với mảng có kích thước và tỷ lệ F / D, mảng truyền nhận có độ lợi beamwidth Transmitarray cho thấy độ lợi cao Reflectarray từ 10,5 GHz đến 13,5 GHz độ nhạy tần số biến thiên pha phản xạ 11 Issue 4G 5G 6G Gbps 10 Gbps Tbps 10 ms 10 ms ms 15 bps/Hz 30 bps/Hz 100 bps/Hz Up to 350 km/h Up to 500 km/h Up to 1000 km/h Satelite integration No No Fully AI No Partial Fully Autonomous vehicle No Partial Fully XR No Partial Fully Haptic communication No Partial Fully THz communication No Very limited Widely Service level Video VR, AR Tactile Architacture MIMO Massive MIMO Intellient surface Maximum frequency Ghz 90 GHz 10 THz Per device peak data rate End-to-end latency Maximum spectral efficiency Mobility support Hệ thống 5G 6G dùng giao tiếp mmWave THz (Các tần số GHz thường gọi chung băng tần mmWave ) ADD A FOOTER 12 Ứng dụng vào hệ thống 5G, 6G 13 Ứng dụng vào hệ thống 5G, 6G • Dùng antenna Transmitarray giúp cải thiện khuyết điểm dải sóng mmWave Việc sử dụng kỹ thuật beamforming (kỷ thuật tạo bút sóng hẹp) cho antenna nhằm hướng chùm tia có độ lợi cao đến thiết bị người dùng, kỹ thuật giúp tập trung tín hiệu vào mục tiêu cụ thể cần truyền đến thay phát sóng hướng • Giúp làm giảm suy hao khuếch tán tất yếu sóng phương 14 ... Reflectarray so với Transmitarray trong E -plane và H -plane f = 10GHz 10 So sánh với reflectarray • Độ lợi đỉnh cho Transmitarray nhỏ Reflectarray khoảng 1,1 dB 10 GHz. Điều Transmitarray có băng... giống như phased array, transmitarray không yêu cầu mạng cung cấp liệu, tổn thất giảm đáng kể. Tương tự, chúng có lợi hơn reflectarray chỗ tránh tắc nghẽn nguồn cấp liệu Transmitarray antenna chia... phép điều hướng rộng chi phí phần cứng độ phức tạp cao Transmitarray antenna chia thành hai loại: cố định cấu hình lại. Như mơ tả trước đó, transmitarray một bề mặt chuyển pha bao gồm mảng đơn