Проєктування та оцінка продуктивності компактної чотирипортової mmWave MIMO-патч-антени, що інтегрує протокол MQTT на частоті 6,6 ГГц у 5G-застосуваннях

У цій роботі представлено проєктування та оцінку продуктивності компактної чотирипортової мікросмужкової патч-антени міліметрового діапазону MIMO, що працює на частоті 6,6 ГГц, з розмірами підкладки 18,8 × 16,7 мм2, виконаної на епоксидній смолі FR4. Кожен патч-елемент має розміри 9,2 × 7,1 мм2 та оптимізований для високої ізоляції та низьких втрат на відбиття. Антену аналізують з точки зору S-параметрів, підтверджуючи втрати на відбиття (S11 = – 10 дБ) та ізоляцію портів (S21, S31 тощо = – 15 дБ), що забезпечує мінімальний міжелементний зв'язок для ефективної роботи MIMO. Продуктивність MIMO оцінюється шляхом обчислення коефіцієнта кореляції обвідної (ECC = 0,01), коефіцієнта рознесення (DG ≈ 10 дБ) та повного коефіцієнта активного відбиття (TARC = – 10 дБ), демонструючи високу незалежність від каналу та можливості рознесення. Групова затримка аналізується по всьому робочому діапазону, демонструючи рівну характеристику, яка підтримує передачу даних з низькою затримкою. Ефективність випромінювання та коефіцієнт посилення антени оцінюються на частоті 27 ГГц для оцінки сумісності із застосуваннями міліметрового діапазону, при цьому загальна ефективність перевищує 65 %, а значення посилення підтримують практичну інтеграцію у високошвидкісні бездротові системи. Крім того, антена інтегрується зі стеком протоколів MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) для полегшення моніторингу продуктивності в режимі реального часу та зв'язку з низькою затримкою в сценаріях Інтернету речей та 5G. Результати підтверджують придатність запропонованої антени для компактних, високопродуктивних систем MIMO з підключенням до Інтернету речей через MQTT.