Компактная 4x4 MIMO антенна для UWB устройств с копланарным питанием и подавлением Wi-Fi и WLAN

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347021020047

Ключові слова:

многоканальный вход–многоканальный выход, сверхширокополосная антенна, UWB, ECC, DG, TARC, CCL, MIMO

Анотація

В статье представлена компактная MIMO антенна с питанием копланарным волноводом для UWB устройств. Четырехэлементная антенна с питанием копланарным волноводом выполнена в виде излучателя. Развязка между элементами с одинаковой поляризацией и ортогонально поляризованными элементами составляет более 20 и 25 дБ, соответственно. Дополнительный элемент используется для улучшения развязки на более высокой частоте. Смоделированная и измеренная ширина полосы пропускания предложенной широкополосной UWB (ultra wideband) MIMO антенны, определяемая по входному сопротивлению IBW (impedance bandwidth) по уровню 10 дБ, составляет от 3,6 до 10,3 ГГц. Для предложенной антенны также смоделированы и/или измерены коэффициент отражения, развязка, диаграммы направленности, коэффициент корреляции по огибающей ECC (envelope correlation coefficient), полный активный коэффициент отражения TARC (total active reflection coefficient), коэффициент передачи при приеме на разнесенные антенны DG (diversity gain) и потери по пропускной способности канала CCL (channel capacity loss). Получены значения коэффициентов ECC Ј 0,0022, DG > 9,9 дБ, TARC имеет минимальные отклонения при различных углах, а CCL < 0,4 бит/с/Гц при ширине полосы пропускания, определяемой по входному сопротивлению, по уровню 10 дБ. Данная антенна может быть использована в портативных UWB устройствах.

Посилання

H. Babashah, H. R. Hassani, S. Mohammad-Ali-Nezhad, “A compact UWB printed monopole MIMO antenna with mutual coupling reduction,” Prog. Electromagn. Res. C, vol. 91, pp. 55–67, 2019, doi: https://doi.org/10.2528/PIERC19010905.

S. P. Biswal, S. Das, “A planar triple band four element antenna system with polarization and pattern diversity for LTE/WLAN/DSRC applications,” Int. J. RF Microw. Comput. Eng., vol. 28, no. 4, p. e21213, 2018, doi: https://doi.org/10.1002/mmce.21213.

W. A. E. Ali, A. A. Ibrahim, “A compact double-sided MIMO antenna with an improved isolation for UWB applications,” AEU - Int. J. Electron. Commun., vol. 82, pp. 7–13, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.aeue.2017.07.031.

N. K. Kiem, H. N. B. Phuong, D. N. Chien, “Design of compact 4×4 UWB-MIMO antenna with WLAN band rejection,” Int. J. Antennas Propag., vol. 2014, pp. 1–11, 2014, doi: https://doi.org/10.1155/2014/539094.

J. Zhu, S. Li, B. Feng, L. Deng, S. Yin, “Compact dual-polarized UWB quasi-self-complementary MIMO/diversity antenna with band-rejection capability,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 15, pp. 905–908, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2015.2479622.

X.-L. Liu, Z.-D. Wang, Y.-Z. Yin, J. Ren, J.-J. Wu, “A compact ultrawideband MIMO antenna using QSCA for high isolation,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 13, pp. 1497–1500, 2014, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2014.2340395.

S. Tripathi, A. Mohan, S. Yadav, “A compact Koch fractal UWB MIMO antenna with WLAN band-rejection,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 14, pp. 1565–1568, 2015, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2015.2412659.

R. Mathur, S. Dwari, “Compact 4-port UWB-MIMO slot antenna with dual polarization and low correlation for spatial diversity application,” Frequenz, vol. 72, no. 11–12, pp. 503–509, 2018, doi: https://doi.org/10.1515/freq-2018-0060.

D. Sipal, M. P. Abegaonkar, S. K. Koul, “Compact planar 2×2 and 4×4 UWB mimo antenna arrays for portable wireless devices,” Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 60, no. 1, pp. 86–92, 2018, doi: https://doi.org/10.1002/mop.30920.

S. Rajkumar, K. T. Selvan, P. H. Rao, “Compact 4 element Sierpinski Knopp fractal UWB MIMO antenna with dual band notch,” Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 60, no. 4, pp. 1023–1030, 2018, doi: https://doi.org/10.1002/mop.31092.

Б. Премалатха, М. В. С. Прасад, М. Б. Р. Мурти, “Многополосные режекторные антенны для СШП применения,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 62, no. 12, pp. 715–725, 2019, doi: https://doi.org/10.20535/S002134701912001X.

S. Blanch, J. Romeu, I. Corbella, “Exact representation of antenna system diversity performance from input parameter description,” Electron. Lett., vol. 39, no. 9, p. 705, 2003, doi: https://doi.org/10.1049/el:20030495.

C. Saha, J. Y. Siddiqui, Y. M. M. Antar, Multifunctional Ultrawideband Antennas. CRC Press, 2019, doi: https://doi.org/10.1201/9781351026543.

P. Hallbjorner, “The significance of radiation efficiencies when using S-parameters to calculate the received signal correlation from two antennas,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 4, pp. 97–99, 2005, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2005.845913.

S. H. Chae, S. Oh, S.-O. Park, “Analysis of mutual coupling, correlations, and TARC in WiBro MIMO array antenna,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 6, pp. 122–125, 2007, doi: https://doi.org/10.1109/LAWP.2007.893109.

I. Elfergani et al., “Low-profile and closely spaced four-element MIMO antenna for wireless body area networks,” Electronics, vol. 9, no. 2, p. 258, 2020, doi: https://doi.org/10.3390/electronics9020258.

Вид сверху разработанной 4x4 MIMO антенны

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-02-28

Як цитувати

Кумар, А. (2021). Компактная 4x4 MIMO антенна для UWB устройств с копланарным питанием и подавлением Wi-Fi и WLAN. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 64(2), 108–116. https://doi.org/10.20535/S0021347021020047

Номер

Том 64 № 2 (2021)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.