L'utilisation des antennes mmWave 5G est cruciale pour le succès de la cinquième génération de réseaux mobiles, en particulier dans le spectre des ondes millimétriques (30 GHz à 300 GHz). Cette bande de fréquence offre une grande quantité de bande passante pour répondre à la demande croissante de données, mais elle présente également ses propres obstacles, comme des distances plus courtes et une vulnérabilité aux obstacles. Pour surmonter ces obstacles et tirer le meilleur parti du spectre mmWave, différents types d'antennes et technologies sont créés et utilisés. Dans cet article, nous discuterons des 7 principaux types d'antennes mmWave 5G.

Antennes à réseau phasé

Antennes à réseau phasé se compose de plusieurs éléments d'antenne, chacun avec son propre déphaseur, ce qui permet de contrôler électroniquement la direction du faisceau. Cette capacité est cruciale pour les fréquences mmWave car elle permet la formation de faisceaux dynamique. La formation de faisceaux dynamique signifie que le faisceau peut être dirigé vers l'utilisateur prévu et peut s'ajuster en temps réel aux changements de l'environnement et au mouvement. Les réseaux phasés peuvent supporter plusieurs faisceaux simultanément, ce qui offre flexibilité et une meilleure couverture pour les réseaux mmWave.

En plus de permettre la formation de faisceaux dynamique, les antennes à réseau phasé offrent également plusieurs autres avantages pour les réseaux mmWave. Tout d'abord, elles peuvent fournir un gain plus élevé par rapport aux antennes traditionnelles, ce qui aide à surmonter la perte de trajectoire plus importante à ces fréquences. Ce gain accru permet une portée plus longue et une meilleure couverture.

Deuxièmement, les réseaux phasés peuvent supporter la direction du faisceau, ce qui signifie que le faisceau peut être dirigé vers l'utilisateur prévu, tout en annulant simultanément les interférences provenant d'autres directions. Cela contribue à améliorer la qualité du signal et la capacité du réseau.

Troisièmement, les réseaux phasés peuvent être utilisés pour la multiplexage spatiale, ce qui signifie que plusieurs flux de données peuvent être transmis et reçus simultanément en utilisant différents éléments d'antenne. Cela augmente le débit de données et la capacité du réseau.

Dans l'ensemble, les antennes à réseau phasé sont une technologie essentielle pour les réseaux mmWave, car elles permettent la formation de faisceaux dynamique, offrent un gain plus élevé, supportent la direction du faisceau et permettent la multiplexage spatiale. Ces capacités aident à surmonter les défis des fréquences mmWave et facilitent le déploiement de réseaux sans fil à haute vitesse et à haute capacité.

Antennes de formation de faisceau

La formation de faisceau est particulièrement importante dans les communications 5G mmWave en raison des défis posés par ces signaux à haute fréquence. La formation de faisceau est utilisée pour concentrer le signal dans une direction spécifique, ce qui augmente la puissance du signal et la portée. Ce faisant, la formation de faisceau aide à surmonter les défis de propagation des fréquences mmWave. La formation de faisceau peut être utilisée à la fois dans la station de base et dans l'équipement utilisateur, permettant d'optimiser le lien de communication.

Antennes patch

Les antennes patch sont compactes et peu encombrantes, ce qui les rend adaptées à l'intégration dans les smartphones et autres petits appareils. Elles peuvent être conçues pour fonctionner à des fréquences mmWave et peuvent supporter la formation de faisceau et les technologies MIMO. Les antennes patch peuvent être assemblées en réseaux pour former des systèmes d'antennes plus grands capables de formations de faisceau plus sophistiquées et de multiplexage spatial, ce qui augmente la capacité et la couverture du système.

Les antennes patch Elles sont également relativement faciles à fabriquer et peuvent être imprimées sur une variété de substrats, tels que des circuits imprimés (PCB) ou des matériaux flexibles. Cela les rend économiques et polyvalentes pour diverses applications.

De plus, les antennes patch ont un diagramme de rayonnement directionnel, ce qui signifie qu'elles peuvent concentrer leur énergie dans une direction spécifique. Cela les rend adaptées à la communication point à point ou pour réduire les interférences dans des environnements encombrés.

Dans l'ensemble, les antennes patch offrent une combinaison de taille compacte, de profil bas, de haute performance et de rentabilité, ce qui en fait un choix idéal pour de nombreux systèmes de communication sans fil.

Antennes à réflecteur

Les réflecteurs sont composés d'une surface plane avec plusieurs éléments minuscules qui peuvent être contrôlés pour réfléchir les signaux entrants dans une direction spécifique. En ajustant la phase du signal à chaque élément, un réflecteur peut concentrer et diriger le faisceau de manière similaire à une antenne à réseau phasé, mais souvent à un coût et une complexité moindres. Les réflecteurs sont applicables dans les stations de base 5G millimétriques (mmWave) et les points d'accès sans fil fixes.

Antennes à lentille

Antennes à lentille Ce sont des antennes qui utilisent une lentille diélectrique pour focaliser et diriger les signaux mmWave. Elles offrent une solution à haute gain qui peut améliorer la portée et l'efficacité des communications mmWave. Les antennes à lentille peuvent être conçues pour être électroniquement orientables, offrant des capacités de formation de faisceau sans nécessiter plusieurs éléments d'antenne et déphaseurs. Cela peut potentiellement réduire le coût et la complexité.

Antennes dipôles

Les antennes dipôles Ce sont des antennes basiques mais efficaces et peuvent être créées pour des fréquences mmWave. Elles peuvent supporter la formation de faisceau et les technologies MIMO lorsqu'elles sont disposées en réseau. Les dipôles électro-magnétiques combinent des éléments de dipôle électrique et magnétique, offrant une performance à large bande et des caractéristiques de radiation favorables, ce qui les rend appropriés pour les applications 5G mmWave.

Antennes à fente

Antennes à fente Ce sont un type d'antenne créé en coupant une fente dans une surface conductrice ou une cavité. Elles sont couramment utilisées dans les applications à haute fréquence, telles que les fréquences mmWave. Les antennes à fente sont particulièrement avantageuses pour les conceptions intégrées où l'espace est limité. 

L'un des principaux avantages des antennes à fente est leur capacité à être utilisées en réseaux. En combinant plusieurs antennes à fente, il est possible de réaliser la formation de faisceau et la diversité spatiale. Cela signifie que les antennes peuvent concentrer leur diagramme de rayonnement dans une direction spécifique ou fournir plusieurs diagrammes de rayonnement indépendants. 

Un autre avantage des antennes à fente est leur capacité à être facilement intégrées dans d'autres structures. Elles peuvent être intégrées dans des murs, des plafonds ou d'autres surfaces, ce qui les rend discrètes et esthétiquement agréables. Cela les rend particulièrement utiles pour des applications où l'antenne doit être dissimulée ou intégrée dans un appareil de petite taille. 

En résumé, les antennes à fente sont efficaces aux fréquences mmWave, peuvent être utilisées en réseaux pour la formation de faisceau et la diversité spatiale, et présentent des avantages pour les conceptions intégrées où l'espace est limité.

Dans l'ensemble, chacune de ces antennes a ses propres avantages et utilisations dans le domaine de la communication 5G mmWave. Le choix d'une antenne dépend de besoins spécifiques tels que la bande de fréquence, la zone de couverture, la taille de l'appareil et les facteurs de coût. À mesure que les réseaux 5G se développent, des conceptions et technologies d'antennes innovantes continueront d'être essentielles pour exploiter pleinement le spectre mmWave.