طراحی و شبیه‌سازی یک آنتن چند ورودی چند خروجی فوق پهن- باند با کاهش تزویج متقابل و ابعاد کوچک

محورهای موضوعی : انرژی های تجدیدپذیر

نرگس ملک پور ¹ , محمدامین هنرور ² , عبدالمهدی دادگرپور ³

1 - دانشکده مهندسی برق- واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران
2 - استادیار- دانشکده مهندسی برق، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
3 - دانشجوی دکتری، دانشگاه کبک، مونترال، کانادا

تاریخ دریافت : 1394/03/11 تاریخ پذیرش : 1394/04/15 تاریخ انتشار : 1395/02/01

کلید واژه: ابعاد کوچک, آنتن چند ورودی چند خروجی (MIMO), فوق پهن-باند (UWB), کاهش تزویج متقابل,

چکیده مقاله :

در این مقاله یک آنتن چند ورودی چند خروجی MIMO با ابعاد کوچک mm226×31 که دارای پهنای باند GHz 10/6 -3/1 می‌باشد و در وسایل قابل حمل نیز کاربرد دارد پیشنهاد شده است. آنتن پیشنهادی شامل دو آنتن منوپل مربعی شکل می‌باشد که هر کدام از آن‌‌ها توسط یک خط تغذیه‌ی مایکرواستریپی 50Ω تغذیه شده است و دو صفحه‌ی منوپل به همراه خطوط تغذیه‌یشان در یک طرف زیرلایه قرار گرفته‌اند. برای افزایش ایزولاسیون و همچنین افزایش امپدانس پهنای باند دو خط تشدید کننده‌ی مدار باز به صفحه‌ی زمین اضافه کرده‌ایم که در طرف دیگر زیرلایه قرار دارند. در این مقاله با استفاده از شبیه‌سازی تمام موج مقادیر ضریب انعکاس، همبستگی متقابل، بهره، بازده، تزویج متقابل و الگوهای تشعشعی را نشان داده‌ایم و نتایج نشان می‌دهند که آنتن پیشنهادی دارای امپدانس پهنای باند بزرگتر از GHz10/6- 3/1 برای (S11< -10 dB) است و تزویج متقابل بین دو دهانه نیز برایS21< 3 dB ، کمتر از dB 16- می‌باشد و دارای همبستگی کمتر از 0.003 می‌باشد. با توجه به پارامترهای گفته شده این آنتن یک کاندید خوب برای استفاده در وسایل قابل حمل در محدوده‌یUWB می‌باشد.

چکیده انگلیسی:

In this paper, A compact multiple-input-multiple-output (MIMO) antenna with a small size of 26×31mm2 is proposed for portable ultrawideband (UWB) applications. The antenna consists of two square-monopole antenna with microstrip-fed by a 50- Ω printed on one side of the substrate. To enhance isolation and increase impedance bandwidth, two long ground stubs are added to the ground plane on the other side. Simulation is used to study the antenna performance in terms of reflection coefficients at the two input ports, coupling between the two input ports, radiation pattern, realized peak gain, efficiency and envelope correlation coefficient. Results show that the MIMO antenna has an impedance bandwidth ( for S22< -10 dB) of larger than 3.1–10.6 GHz, low mutual coupling ( for S21< 3 dB) of less than -16 dB, and a low envelope correlation coefficient of less than 0.003 across the frequency band, making it a good candidate for portable UWB applications.

منابع و مأخذ:

[1] Federal Communications Commission, "First note and order-revision of part 15 of the commission’s rules regarding ultra-wideband transmission systems", ET-Docket, Vol. 14, pp. 98-153, Feb. 2002.

[2] A. Rajagopalan, G. Gupta, A.S. Konanur, B. Hughes, G. Lazzi, “Increasing channel capacity of an ultrawide band MIMO system using vector antennas”, IEEE Trans. on Antennas Propag., Vol. 55, No. 10, pp. 2880–2887, Oct. 2007.

[3] C. Sturm, M. Porebska, J. Timmermann, W. Wiesbeck, “Investigations on the applicability of diversity techniques in ultra wideband radio”, Proceeding of the IEEE/ICEAA, pp. 899–902, Torino, Sep. 2007.

[4] I.M. Ben, L. Talbi, M. Nedil, K. Hettak, “MIMO-UWB channel characterization within an underground mine gallery,” IEEE Trans. on Antennas Propag., Vol. 60, No. 10, pp. 4866–4874, Oct. 2012.

[5] D.G. Yang, D.O. Kim, C.Y. Kim, “Design of dual-band MIMO monopole antenna with high isolation using slotted CSSRR for WLAN,” Microwave Optical Technology Letter, Vol. 56, No. 10, pp. 2252-2257, Oct. 2014,

[6] N. Malekpour, M.A. Honarvar, “Design of high-isolation compact MIMO antenna for UWB application”, Progress In Electromagnetic Research C, Vol, 62. pp, 119–129, Feb. 2016.

[7] L. Liu, S.W. Cheung, T.I. Yuk, “Compact MIMO antenna for portable devices in UWB applications”, IEEE Trans. Antennas Propag, Vol. 61, No. 8, pp. 4257-4264, Aug. 2013.

[8] G. Adamiuk, S. Beer, W. Wiesbeck, T. Zwick, “Dual-orthogonal polarized antenna for UWB-IR technology”, IEEE on Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 8, pp. 981–984, 2009.

[9] S. Zhang, Z. Ying, J. Xiong, S. He, “Ultrawideband MIMO/diversity antennas with a tree-like structure to enhance wideband isolation,” IEEE Trans. on Antennas Wireless Propag. Lett., Vol. 8, pp. 1279–1282, 2009.

[10] T.S.P. See, Z.N. Chen, “An Ultrawideband diversity antenna”, IEEE Trans. on Antennas Propag., Vol. 57, No. 6, pp. 1597–1605, 2009.         

[11] H. Arun, A.K. Sarma, M. Kanagasabai, S. Velan, C. Raviteja, M.G.N. Alsath, “Deployment of modified serpentine structure for mutual coupling reduction in MIMO antennas”, IEEE Antennas Wirel Propag Lettr, Vol. 13, pp. 277-280, Feb. 2014.

[12] M. Saeed khan, M. Farhan, A.D. Capobianco, “Campact UWB-MIMO antenna array with a novel decoupling structure, international”, Proceeding of the IEEE/IBCAST, pp. 347-350, Islamabad, Jan. 2013.

[13] K.G. Thomas, M. Sreenivasan, “A simple ultrawideband planar rectangular printed antenna with band dispensation,” IEEE Trans Antenna Propag, Vol. 58, No.1, pp. 27-34, Jan,2010.

[14]. S. Blanch, J. Romeu, I. Corbella, “Exact Representation of antenna system diversity performance from input parameter description”, Electron Lett 39, pp. 705–707, Jan. 2010.

[15]. C.B. Dietrich, K. Dietze, R.J. Nealy, W.L. Stutzman, “Spatial, polarization and pattern diversity for wireless handheld terminals,” IEEE Trans on Antenna Propag., Vol. 49, pp. 1271–1281, 2001.