On/In package connected antenna arrays for millimeter wave applications

La cinquième génération (5G) et au-delà de la 5G de communication sans fil devraient répondre à la demande croissante de capacités plus élevées, de débits de données plus élevés et de latences plus faibles. Ces propriétés souhaitées des communications sans fil nécessitent l’utilisation de fréquences d’ondes millimétriques. Les systèmes d’antennes pour la 5G devraient avoir une bande passante plus large avec des capacités de formation de faisceaux. Des solutions d’antenne limitées ont été proposées pour les systèmes 5G, qui souffraient de divers inconvénients tels que la complexité, la grande taille ou des performances et une couverture de fréquence limitées. Ce travail vise à concevoir de nouveaux réseaux d’antennes basés sur le concept de réseau d’antennes connectées (CAA) pour les applications de fréquence à ondes millimétriques (ondes millimétriques). Les réseaux d’antennes sur/dans l’emballage conçus sur la base des concepts de la CAA peuvent surmonter ces limitations. Le CAA des fentes et des éléments dipolaires, qui sont connectés électriquement, a une bande passante plus large et un angle de balayage large avec des niveaux de polarisation croisée plus faibles. De plus, la CAA occupera également moins d’espace et de surface de boîtier que les autres types d’antennes, permettant ainsi une plus grande intégration et des densités de réseau plus élevées. Les baies basées sur CAA sur/in package doivent couvrir la bande passante de fréquence 28/38/60 GHz avec au moins 2 GHz de bande passante dans chacune des bandes de fréquence. Pour cette raison, des techniques d’alimentation appropriées pour de tels CAA qui répondent aux exigences de rayonnement et de polarisation du système d’antenne aux fréquences d’ondes millimétriques seront étudiées pour obtenir les meilleures efficacités et un coût minimum. Premièrement, d’énormes efforts sont déployés pour développer un modèle de circuit équivalent basé sur des éléments localisés complets pour les réseaux d’antennes à fentes connectées (CSAA). Trois configurations du CSAA sont considérées : slots infinis, semi-infinis et finis. Un modèle de circuit équivalent est développé à partir de l’expression analytique basée sur la fonction de Green (GF) disponible de l’impédance active du CSAA. Il est démontré qu’en combinant des réseaux PI ou T avec des circuits résonants RLC parallèles et en modélisant les modes d’ordre supérieur via l’inductance série, l’impédance active et les caractéristiques de réflexion du CSAA peuvent être représentées de manière efficace et précise. En utilisant le modèle de circuit équivalent proposé, une procédure de conception généralisée est développée pour aider à la conception et à l’analyse de configurations arbitraires de CSAA dans les bandes des micro-ondes et des ondes millimétriques (ondes mm).