Sector Design Using Multiband Antenna With Metamaterial Reflector for Cellular UAV System
Sector Design Using Multiband Antenna With Metamaterial Reflector for Cellular UAV System
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使用带有超材料反射器的多频段天线进行蜂窝无人机系统的扇形设计
DOI：
10.1109/access.2022.3140780
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Maruta Kazuki
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
So Hideya;Maruta Kazuki
无人机的使用有望在灾害和紧急情况下提供快速的通信服务。使用称为载波聚合的多个频带增加了系统吞吐量，并且可以支持紧急流量可能爆炸的情况。我们以前开发了一个多波段扇区天线与多个反射器采用超材料的无人机安装的移动的基站。具有电磁带隙（EBG）特性的超材料反射器可以反射期望频带（即EBG频带）的电磁波，并且透射特定频带的电磁波。在超材料反射面的约束下，如何调整波束宽度一直是一个挑战。本文提出了考虑EBG频段的波束宽度调整算法，并利用所设计的多频段扇形天线对系统吞吐量性能进行了评估。该算法设计的双频扇形天线在每个频段（800 MHz和2 GHz）的水平面内具有90 °波束宽度，测量结果与电磁场仿真结果吻合良好。此外，系统级仿真评估系统的吞吐量性能，利用所设计的双频扇区天线。
The use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) is expected to provide a prompt communication service area under disasters and emergencies. Using the multiple frequency bands called carrier aggregation increases the system throughput and can support situations where urgent traffic could explode. We previously developed a multiband sector antenna with multiple reflectors employing the metamaterial for a UAV-mounted mobile base station. The metamaterial reflector, which has electromagnetic band gap (EBG) characteristics, can reflect the electromagnetic waves of the desired band, i.e. EBG band, and transmit those of the specific bands. It has been a challenge to adjust the beamwidth under the constraint of the metamaterial reflector. This paper proposes the beamwidth adjustment algorithm considering the EBG band and evaluates the system throughput performance utilizing the designed multiband sector antenna. The proposed algorithm designed the dual-band sector antenna with 90 degrees beamwidth in the horizontal plane of each frequency band (800 MHz and 2 GHz), and the measurements match the electromagnetic field simulations well. Moreover, the system-level simulation evaluates the system throughput performance utilizing the designed dual-band sector antenna.
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