مقاله آرایه های آنتن فوق العاده مستقیم: به چند عنصر نیاز داریم؟

چکیده

Super-directive antenna arrays have faced challenges in achieving high realized gains ever since their introduction in the academic literature. The primary challenges are high impedance mismatches and resistive losses, which become increasingly more dominant as the number of elements increases. Consequently, a critical limitation arises in determining the maximum number of elements that should be utilized to achieve super-directivity, particularly within dense array configurations. This paper addresses precisely this issue through an optimization study to design a super-directive antenna array with a maximum number of elements. An iterative approach is employed to increase the array of elements while sustaining a satisfactory realized gain using the differential evolution (DE) algorithm. Thus, it is observed that super-directivity can be obtained in an array with a maximum of five elements. Our results indicate that the obtained unit array has a $67.20\%$ higher realized gain than a uniform linear array with conventional excitation. For these reasons, these results make the proposed architecture a strong candidate for applications that require densely packed arrays, particularly in the context of massive multiple-input multiple-output (MIMO).

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

آرایه های آنتن فوق العاده مستقیم از زمان معرفی آنها در ادبیات دانشگاهی با چالش هایی در دستیابی به دستاوردهای تحقق یافته بالا روبرو شده اند.چالش های اصلی عدم تطابق امپدانس بالا و تلفات مقاومت است که با افزایش تعداد عناصر ، به طور فزاینده ای مسلط تر می شوند.در نتیجه ، یک محدودیت مهم در تعیین حداکثر تعداد عناصری که باید برای دستیابی به مستقیم مستقیم استفاده شود ، به ویژه در تنظیمات آرایه متراکم بوجود می آید.در این مقاله دقیقاً این مسئله را از طریق یک مطالعه بهینه سازی برای طراحی یک آرایه آنتن فوق العاده با حداکثر تعداد عناصر بررسی می کند.یک رویکرد تکراری برای افزایش آرایه عناصر در حالی که با استفاده از الگوریتم تکامل دیفرانسیل (DE) حفظ می شود ، افزایش می یابد.بنابراین ، مشاهده می شود که می توان فوق العاده مستقیم را در یک آرایه با حداکثر پنج عنصر بدست آورد.نتایج ما نشان می دهد که آرایه واحد به دست آمده دارای 67.20 \ $ $ افزایش یافته بالاتر از یک آرایه خطی یکنواخت با تحریک معمولی است.به همین دلایل ، این نتایج ، معماری پیشنهادی را به عنوان کاندیدای محکمی برای برنامه هایی که نیاز به آرایه های بسته بندی شده متراکم دارند ، به ویژه در زمینه عظیم چندین خروجی چند ورودی (MIMO) ، تبدیل می کند.