In-Rim Antenna Systems for Portable Wireless Handsets

Dans les normes de communication sans fil modernes, les antennes à rebord métallique sont adoptées en raison de leur résistance mécanique et de leur aspect esthétique améliorés. Depuis qu'un grand écran avec un cadre étroit est devenu le courant dominant des smartphones, l'espace pour les antennes est très limité. Les réseaux d'antennes connectées (CAA) devraient fournir des bandes passantes plus larges, des niveaux de polarisation croisée plus faibles, de meilleurs gains et des tailles plus petites sur les jantes métalliques. CAA occupe également moins d'espace par rapport aux autres types d'antennes, permettant ainsi une plus grande intégration et des densités de réseau plus élevées. Un défi majeur dans de tels systèmes consiste à couvrir les bandes micro-ondes et mmWave introduites pour les normes sans fil de cinquième génération (5G) qui vont de 2 GHz à 38 GHz. La conception de systèmes d'antennes connectées dans la jante pour couvrir les fréquences inférieures à 6 GHz à 28 GHz est une tâche difficile en raison de la taille limitée des appareils portables sans fil. Par conséquent, une solution viable consiste à concevoir deux antennes pour deux bandes dans le même espace. Un concept d'antenne dans l'antenne (AiA) est mis en œuvre pour résoudre la limitation de taille et également couvrir les deux bandes dans la même structure d'antenne. Dans ce travail, la conception d'un système d'antenne dans la jante utilisant CAA couvrant à la fois les bandes sous-6 GHz et mmWave avec une taille compacte avec quatre éléments est proposée. Le système d'antenne est une intégration entre une structure hyperfréquence et un réseau d'antennes à fentes connectées à ondes millimétriques mettant en œuvre le concept AiA. Des structures CAA à fente unique et en forme de cactus sont conçues pour couvrir les bandes de sous-6 GHz et 26∼30 GHz et permettent les capacités de direction de faisceau. La structure d'antenne CAA unique présente une bande passante (Sij < −10 dB) de 4,23 GHz (26,23–30,46 GHz) avec une efficacité totale de 86,1% et un gain réalisé de 8,94 dBi où les résultats de mesure présentent une bande passante (Sij < −7,5 dB) de 6,42 GHz (25–31,42 GHz). Le faisceau peut être dirigé jusqu'à ±30o dans cette conception. La structure d'antenne cactus CSAA présente une bande passante (Sij < -10 dB) de 3,27 GHz (26,64–29,91 GHz) avec une efficacité totale de 75,17% et un gain réalisé de 7,76 dBi à 28 GHz. En raison de la tolérance de fabrication, la réponse à deux ports est décalée vers une fréquence plus basse.