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Superficies electromagnéticas de ingeniería (EES)
Wireless InSite admite la simulación de interacciones de radiofrecuencia con superficies electromagnéticas diseñadas (EES). Esto permite modelar metasuperficies pasivas diseñadas para optimizar la cobertura de las comunicaciones inalámbricas manipulando cómo se propagan las señales a través de una escena.
La capacidad de controlar el entorno de propagación EM es un área importante de la investigación 6G. Aplicaciones como las superficies inteligentes reconfigurables (RIS) se basan en las metasuperficies o en matrices reflectantes, una tecnología alternativa, para optimizar los canales inalámbricos. Las superficies electromagnéticas de ingeniería (EES) son una clase de metasuperficies pasivas que mejoran artificialmente la cobertura inalámbrica en frecuencias de microondas y ondas milimétricas mediante patrones conductores impresos en sustratos como plástico o vidrio. Cuando se colocan en una pared, ventana u otra estructura, las propiedades de dispersión de estos patrones impresos redirigen la propagación de las ondas de radiofrecuencia en direcciones específicas para aumentar la conectividad inalámbrica. La función EES de Wireless InSite permite analizar las mejoras de cobertura derivadas de una EES estática o de una configuración única de un RIS basado en metasuperficie.
La capacidad EES de Wireless InSite se basa en el modelo de dispersión Ray-Optical EES desarrollado por el Communications Research Centre Canada (CRC), que forma parte de Innovation, Science and Economic Development Canada. La implementación del modelo dentro de los cálculos de trazado de rayos y procesamiento de trayectorias EM de Wireless InSite permite predecir las reflexiones, transmisiones y difracciones que interactúan con EES colocadas dentro de edificios de oficinas y zonas urbanas.
Materiales de la meta superficie EES
Un EES se construye imprimiendo tinta conductora, dieléctrica y/o ferromagnética sobre un sustrato como plástico o vidrio. Estos patrones periódicos impresos hacen que los campos electromagnéticos incidentes se reflejen, transmitan y/o difracten en direcciones deseadas que no obedecen necesariamente a las restricciones geométricas convencionales (es decir, la ley de Snell y el cono de Keller). En Wireless InSite, las propiedades del material EES se representan mediante una matriz de gradientes de fase.
La escena exterior sin EES tiene poca cobertura.
Escena de exterior con cobertura mejorada gracias a la colocación de un difusor EES en la esquina de un edificio. Los rayos se inclinan hacia abajo para llegar a zonas que antes eran zonas muertas.
Rejillas
Una rejilla EES está diseñada para tener una estructura de impedancia periódica tal que las ondas que inciden desde una dirección esperada se reflejen y/o transmitan en un ángulo de salida deseado. El modelo es flexible para permitir diseños basados en direcciones arbitrarias del campo disperso en los planos horizontal y/o vertical. En el ejemplo de la figura anterior, las ondas incidentes se dispersan en un ángulo oblicuo hacia abajo, mientras que en el ejemplo siguiente se dispersan en una dirección mayoritariamente horizontal.
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Sin un EES presente, las olas entran en la sala y golpean la pared del fondo, permaneciendo principalmente en el
lado izquierdo de la sala.
Una rejilla EES en la pared del fondo redirige las ondas hacia una esquina concreta de la sala.
Difusores
Un difusor EES se caracteriza por unas estructuras de impedancia superficial cuyo espaciado varía de tal manera que propaga las ondas dispersas en una gama de ángulos de salida deseados. Al igual que ocurre con los EES de rejilla, las direcciones de las ondas dispersadas pueden definirse en rangos arbitrarios de ángulos horizontales y verticales.
El difusor EES de la pared del fondo redirige las ondas ampliamente hacia el lado derecho de la sala.
EEE transmisible
Los difusores y rejillas EES pueden definirse para permitir transmisiones. Por ejemplo, un EES que permita transmisiones puede utilizarse para modelar metasuperficies semitransparentes que podrían aplicarse a una ventana para redirigir las ondas en una dirección específica o en una serie de ángulos a medida que se propagan en un edificio desde el exterior.
La rejilla EES aplicada a la ventana redirige las ondas hacia la esquina posterior derecha.
El difusor EES aplicado a la ventana propaga las ondas más ampliamente por toda la habitación.
Encontrará descripciones más detalladas del modelo en la siguiente referencia:
Y. L. C. de Jong, "Uniform Ray Description of Physical Optics Scattering by Finite Locally Periodic Metasurfaces," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 70, no. 4, pp. 2949-2959, April 2022, doi: 10.1109/TAP.2021.3137191.
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