Модель розробки високоефективної мікросмужкової антени MIMO на основі плоскої послідовної решітки з 8×2 елементами для систем зв'язку 5G

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309907

Ключові слова:

мікросмужкова антена, високий коефіцієнт посилення, система MIMO, плоска антенна решітка, система 5G

Анотація

Технологія MIMO (Multiple Input Multiple Output) здійснює значний внесок у розвиток систем зв'язку 5G зі збільшенням пропускної здатності мережі та ефективності використання спектру. У системах 5G технологія MIMO дозволяє використовувати кілька антен на базових станціях і пристроях користувачів, забезпечуючи одночасну відправку та прийом даних по декількох каналах. Це дозволяє значно підвищити пропускну здатність і надійність з'єднання, особливо у середовищах з високою щільністю користувачів. Крім того, технологія MIMO підтримує реалізацію технології формування діаграми спрямованості, яка фокусує сигнали в певному напрямку, знижує перешкоди й покращує покриття та якість сигналу, що робить її одним з ключових факторів для підвищення швидкодії та відгуку систем 5G. Таким чином, антени з широкою смугою пропускання, високим коефіцієнтом посилення та ефективністю MIMO мають вирішальне значення для підтримки систем зв'язку 5G. У даній роботі пропонується високоефективна мікросмужкова антена MIMO на основі послідовної плоскої решітки з 8×2 елементами, що працює на резонансній частоті 3,5 ГГц для систем зв'язку 5G. Для регулювання коефіцієнта відбиття та смуги пропускання антени пропонується використовувати спіральний шлейф і фідерну вставку, а для збільшення коефіцієнта посилення – послідовну плоску решітку. Для підтримки системи зв'язку MIMO запропонована антена розділена на два різних порти на певній відстані. Виходячи з результатів вимірювань, запропонована антена має високу ефективність,про що свідчить широка смуга пропускання 680 МГц (3–3, 68 ГГц) та високий коефіцієнт посилення 17,8 дБ за резонансної частоти 3,5 ГГц. Крім того, запропонована антена має високий взаємний зв'язок і рознесення, про що свідчать значення ECC і DG, які становлять 0,001 і 9,99 дБ відповідно. Дана робота представляє рішення для проектування високоефективної мікросмужкової антени, що може бути реалізована в якості приймальної антени для систем зв'язку 5G

Біографії авторів

Syah Alam, Universitas Trisakti

Doctor of Electrical Engineering, Associate Professor, Lecture

Department of Electrical Engineering

Indra Surjati, Universitas Trisakti

Doctor of Electrical Engineering, Professor, Lecture

Department of Electrical Engineering

Lydia Sari, Universitas Trisakti

Doctor of Electrical Engineering, Associate Professor, Lecture

Department of Electrical Engineering

Yuli Kurnia Ningsih, Universitas Trisakti

Doctor of Electrical Enginnering, Associate Professor, Lecture

Department of Electrical Engineering

Suryadi Suryadi, Universitas Trisakti

Bachelor of Electrical Enginnering, Assistant Professor, Lecture

Department of Electrical Engineering

Teguh Firmansyah, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

Doctor of Electrical Engineering, Lecturer

Department of Electrical Engineering

Zahriladha Zakaria, Universiti Teknikal Malaysia Melaka (UTeM)

Doctor of Electrical Engineering, Professor

Faculty of Electronic Engineering and Computer Engineering (FKEKK)

Посилання

  1. Kamal, S., Bin Ain, M. F., Ullah, U., Mohammed, A. S. B., Najmi, F., Hussin, R. et al. (2021). Wheel-shaped miniature assembly of circularly polarized wideband microstrip antenna for 5G mmWave terminals. Alexandria Engineering Journal, 60 (2), 2457–2470. https://doi.org/10.1016/j.aej.2020.12.054
  2. Fante, K. A., Gemeda, M. T. (2021). Broadband microstrip patch antenna at 28 GHz for 5G wireless applications. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), 11 (3), 2238. https://doi.org/10.11591/ijece.v11i3.pp2238-2244
  3. Tarpara, N., Rathwa, R. R., Kotak, D. N. A. (2018). Design of Slotted Microstrip patch Antenna for 5G Application. Int. Res. J. Eng. Technol., 5 (4), 2827–2832.
  4. Hussain, R., Alreshaid, A. T., Podilchak, S. K., Sharawi, M. S. (2017). Compact 4G MIMO antenna integrated with a 5G array for current and future mobile handsets. IET Microwaves, Antennas & Propagation, 11 (2), 271–279. https://doi.org/10.1049/iet-map.2016.0738
  5. Deng, J., Li, J., Zhao, L., Guo, L. (2017). A Dual-Band Inverted-F MIMO Antenna With Enhanced Isolation for WLAN Applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 16, 2270–2273. https://doi.org/10.1109/lawp.2017.2713986
  6. Ojaroudi Parchin, N., Jahanbakhsh Basherlou, H., Al-Yasir, Y. I. A., Ullah, A., Abd-Alhameed, R. A., Noras, J. M. (2019). Multi-Band MIMO Antenna Design with User-Impact Investigation for 4G and 5G Mobile Terminals. Sensors, 19 (3), 456. https://doi.org/10.3390/s19030456
  7. Hikmaturokhman, A., Ramli, K., Suryanegara, M. (2018). Spectrum Considerations for 5G in Indonesia. 2018 International Conference on ICT for Rural Development (IC-ICTRuDev). https://doi.org/10.1109/icictr.2018.8706874
  8. Hobbs, S. (2018). Valuing 5G Spectrum: Valuing the 3.5 GHz and C-Band Frequency Range. Coleago Consulting.
  9. An, W., Li, Y., Fu, H., Ma, J., Chen, W., Feng, B. (2018). Low-Profile and Wideband Microstrip Antenna With Stable Gain for 5G Wireless Applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 17 (4), 621–624. https://doi.org/10.1109/lawp.2018.2806369
  10. Pratiwi, A. R., Setijadi, E., Hendrantoro, G. (2020). Design of Two-Elements Subarray with Parasitic Patch for 5G Application. 2020 International Seminar on Intelligent Technology and Its Applications (ISITIA), 7, 311–316. https://doi.org/10.1109/isitia49792.2020.9163785
  11. Tang, X., Jiao, Y., Li, H., Zong, W., Yao, Z., Shan, F. et al. (2019). Ultra-Wideband Patch Antenna for Sub-6 GHz 5G Communications. 2019 International Workshop on Electromagnetics: Applications and Student Innovation Competition (IWEM). https://doi.org/10.1109/iwem.2019.8887933
  12. Murugan, S. (2021). Compact MIMO Shorted Microstrip Antenna for 5G Applications. International Journal of Wireless and Microwave Technologies, 11 (1), 22–27. https://doi.org/10.5815/ijwmt.2021.01.03
  13. Naik, P. S., Virani, H. G. (2020). 1×4 Microstrip Patch Slotted Array Antenna for 5G C-Band Access Point Application. 2020 International Conference on Electronics and Sustainable Communication Systems (ICESC), 1, 641–644. https://doi.org/10.1109/icesc48915.2020.9156015
  14. Aghoutane, B., Das, S., EL Ghzaoui, M., Madhav, B. T. P., El Faylali, H. (2022). A novel dual band high gain 4-port millimeter wave MIMO antenna array for 28/37 GHz 5G applications. AEU - International Journal of Electronics and Communications, 145, 154071. https://doi.org/10.1016/j.aeue.2021.154071
  15. Naga Jyothi Sree, G., Nelaturi, S. (2021). Design and experimental verification of fractal based MIMO antenna for lower sub 6-GHz 5G applications. AEU - International Journal of Electronics and Communications, 137, 153797. https://doi.org/10.1016/j.aeue.2021.153797
  16. Hu, W., Liu, X., Gao, S., Wen, L.-H., Qian, L., Feng, T. et al. (2019). Dual-Band Ten-Element MIMO Array Based on Dual-Mode IFAs for 5G Terminal Applications. IEEE Access, 7, 178476–178485. https://doi.org/10.1109/access.2019.2958745
  17. Xu, K. D., Zhu, J., Liao, S., Xue, Q. (2018). Wideband Patch Antenna Using Multiple Parasitic Patches and Its Array Application With Mutual Coupling Reduction. IEEE Access, 6, 42497–42506. https://doi.org/10.1109/access.2018.2860594
  18. Alam, S., Surjati, I., Sari, L., Anindito, A., Putranto, A. Y., Firmansyah, T. (2021). Bandwidth Enhancement of Array Microstrip Antenna Using Spiral Stub For 5G Communication System. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, 1 (11), 42–46. https://doi.org/10.15199/48.2021.11.07
  19. Alam, S., Surjati, I., Sari, L., Ningsih, Y. K., Suryadi, S., Trihantoro, G. et al. (2023). Wide band and high gain microstrip antenna using planar series array 4×2 element for 5G communication system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (5 (124)), 16–24. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.285395
  20. Putri, S., Surjati, I., Alam, S., Ningsih, Y. K., Sari, L., Firmansyah, T., Zakaria, Z. (2024). High Isolation of Dual-Band MIMO Microstrip Antenna with Vertical – Horizontal Configuration for 5G Communication System. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, 1 (4), 89–95. https://doi.org/10.15199/48.2024.04.17
  21. Fang, D. G. (2017). Antenna Theory and Microstrip Antennas. CRC Press. https://doi.org/10.1201/b10302
  22. Garg, R., Bhartia, P., Bahl, I. J., Ittipiboon, A. (2001). Microstrip antenna design handbook. ARTECH HOUSE. Available at: https://uodiyala.edu.iq/uploads/PDF%20ELIBRARY%20UODIYALA/EL37/Microstrip%20Antenna%20Design%20Handbook.pdf
Модель розробки високоефективної мікросмужкової антени MIMO на основі плоскої послідовної решітки з 8×2 елементами для систем зв'язку 5G

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-10-31

Як цитувати

Alam, S., Surjati, I., Sari, L., Ningsih, Y. K., Suryadi, S., Firmansyah, T., & Zakaria, Z. (2024). Модель розробки високоефективної мікросмужкової антени MIMO на основі плоскої послідовної решітки з 8×2 елементами для систем зв’язку 5G. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(5 (131), 37–49. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309907

Номер

Том 5 № 5 (131) (2024): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Syah Alam, Indra Surjati, Lydia Sari, Yuli Kurnia Ningsih, Suryadi Suryadi, Teguh Firmansyah, Zahriladha Zakaria

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.