Högeffektiva kompakta basstationsantenner
- Diarienummer
- ID23-0041
- Projektledare
- Quevedo-Teruel, Oscar
- Start- och slutdatum
- 240101-281231
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
Nya frekvensband för cellulära kommunikationssystem introduceras kontinuerligt samtidigt som stödet för existerande frekvensband kvarstår. Från ett antennperspektiv så betyder det att varje basstationsantenn måste bestå av multipla gruppantenner som både verkar på samma och åtskilda frekvensband. Dessutom så måste varje gruppantenn vara ultrabredbandig för att täcka alla band. Därtill är trenden att basstationsantennerna blir mindre för att reducera den ockuperade ytan i masten och för att reducera vindlasten. Att placera gruppantenner som verkar på olika frekvenser nära varandra är utmanande. Oönskade resonanser exciteras i de närliggande gruppantennerna, vilket leder till distorsioner i den utstrålade signalen som signifikant nedgraderar nätprestandan. I detta projekt föreslår vi en industridoktorandstudent på CellMax att undersöka nya antennelement som möter de framtida behoven med undertryckning av oönskade resonanser. De viktigaste utmaningarna att arbeta med är bandbredd, kompakthet, strålningsprestanda och interferensen mellan olika gruppantenner. Studenten kommer även utveckla en kod för att snabbt analysera nyckelparamatrar för antennelementet. Det här är ett viktigt verktyg för att snabbt anpassa antennelement för nya frekvenser, vilket signifikant kommer minska utvecklingstiden för nya CellMax-produkter.
Populärvetenskaplig beskrivning
Det ständigt ökande behovet av tillförlitlig och snabb trådlös kommunikation driver utvecklingen mot nya generationer av system där den femte generationen 5G nu rullas ut. Då introduceringen av nya system sker gradvis så måste stödet och funktionaliteten för föregående system finnas kvar under en avsevärd framtid. Samtidigt så utökas ständigt antalet frekvensband som används för cellulär kommunikation. Från ett antennperspektiv så betyder det att varje basstationsantenn måste bestå av multipla gruppantenner som både verkar på samma och åtskilda frekvensband. Dessutom så måste varje gruppantenn vara ultrabredbandig för att täcka alla band. Därtill är trenden att basstationsantennerna blir mindre för att reducera den ockuperade ytan i masten och för att reducera vindlasten. Att ha flera gruppantenner som samexisterar och verkar på olika frekvenser i en och samma basstationsantenn är utmanande då oönskade resonanser exciteras mellan närliggande gruppantennerna. Är gruppantennerna placerade nära varandra, typiskt närmare än en våglängd, så förstärks denna effekt kraftigt. Detta leder dels till distorsioner i den utstrålade signalen som signifikant nedgraderar nätprestandan, dels försämrad isolation, vilket är ett mått på den signal som läcker in från närliggande antenner. Dessa utmaningar är inte unika för basstationsantenner, utan finns även i en mängd andra branscher, till exempel fordons, försvars och rymdindustrin, alla med stark koppling till svensk industri. I detta projekt föreslår vi en industridoktorandstudent mellan KTH och CellMax som undersöker nya antennelement som möter de framtida behoven med undertryckning av oönskade resonanser. Projektet kommer fokuseras kring tre huvuddelar: 1) att designa antennelement som uppfyller baskraven med avseende på bandbredd, samt att det är kompakta i sin utformning, 2) antennelementen ska internt filtrera bort oönskade signaler, samt vara radiomässigt transparenta för oönskade signaler, 3) en kod ska utvecklas som snabbt kan beräkna nyckelparametrar för antennelement, vilket signifikant kommer snabba upp arbetet med att skapa nya varianter av antennelementen, och därmed utvecklingstiden för nya CellMax-produkter.