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

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد- دانشکده مهندسی برق، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

2 استادیار- دانشکده مهندسی برق، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

3 دانشجوی دکتری، دانشگاه کبک، مونترال، کانادا

چکیده

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.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design and Simulation of a Compact UWB MIMO Antenna with Mutual Coupling Reduction

نویسندگان [English]

  • Narges Malekpoor 1
  • Mohammad Amin Honarvar 2
  • Abdolmehdi Dadgarpour 3
1 MSc - Department of Electrical Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
2 Assistant Professor - Department of Electrical Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
3 PhD Student, Institute de la Recherche Scientific, Energie, Materiaux et Telecommunications (INRS-EMT), Montreal,Canda
چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Multiple-input-multiple-output (MIMO) antenna
  • ultrawideband (UWB)
  • mutual coupling reduction
[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.