Integrating Connected Arrays as Isolation Enhancement Structures in MIMO Antenna Systems. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Final_thesis.pdf - Submitted Version Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives. Download (7MB) | Preview

Arabic Abstract

هوائيات متعددة-المدخلات-متعددة-المخرجات (MIMO) تستخدم الآن في في الجيل الرابع (4G) وسوف تستخدم أيضاً في أنظمة اتصالات الجيل الخامس (5G). لتحقيق أنظمة هوائيات MIMO على جهة أبراج الاتصالات لا يوجد أي تحديات بسبب توفر المساحة الزائدة، لكن في جهة الموبايل، هي معضلة حقيقية بسبب قيود الحجم. عندما نضع أنظمة هوائيات MIMO في الموبايل، بسبب صغر المسافة بين الهوائيات، يظهر اقتران متبادل بينهم مما يُضعف من أدائهم. في هذا العمل، هوائيات PIFA مست ٍو وأحادي القطب تم تصميمهم وفق ترتيب هوائيات MIMO. اثنان من أنظمة هوائيات MIMO تحتوي على 4-عناصر تعمل على نطاق تردد 2.1 جيجاهيرتز لتطبيقات الجيل الرابع 4G LTE بلوح أبعاده 100×60×0.8 مليميتر مكعب. التصاميم المقترحة هي مضغوطة الحجم، وذات تركيب هوائيات مست ٍو متعددة الاستخدامات في هواتف الموبايل الذكية والأجهزة اللاسلكية المحمولة. علاوة على ذلك، قدمنا تراكيب تحسين العزل بين أنظمة هوائيات MIMO مضبوبة على نح ٍو متراص وجعلهم أيضاً يعملون كمصفوفة هوائيات مبنية على مفهوم مصفوفات الهوائيات المتصلة خطياً (CAA) لتطبيقات الجيل الخامس (5G). هذا التشغيل مزدوج الوظائف لـCAA منفرد ولم يتم إنجازه من قبل مطلقاً. هذه المصفوفات توفر عملية إشعاع على تردد 12.5 جيجاهيرتز مع خصائص واسعة النطاق. أخيراً، نظام هوائيات 4G/5G المدمج تم تصميمه على مادة RO4350 بأبعاد 100×60×0.76 مليميتر مكعب وهي تغطي نطاق 5G من 12.17 إلى 12.75 جيجاهيرتز بنطاق عرضه أكثر من 500 ميجاهيرتز، قوة توجيهية بمقدار 8 ديسيبل وبكفاءة 80%.

English Abstract

Multiple-input multiple-output (MIMO) antennas are currently used in 4G and will be also used in 5G communication systems. To implement such MIMO antenna systems on the base station side does not pose many challenges due to the excess space available, but when it comes to the mobile terminal, it is a very serious issue for the designer because of the size constraints. When we place MIMO antenna systems in the mobile, due to small spacing between the antennas, they exhibit mutual coupling which degrade their performance. In this work, a planar printed PIFA and monopole antennas are designed with MIMO antenna configurations. Two MIMO antenna systems consist of 4-elements operating at 2.1 GHz fre- quency band for 4G LTE applications with board dimensions of 100×60×0.8 mm3. Another MIMO configuration with 6 elements based on new monopole like antenna is also presented. It is operating at 2 GHz. The board dimensions for this configuration are 115×65×0.8 mm3. xv The proposed designs are compact, low profile and planar antenna structures versatile for smart mobile phones and wireless handheld devices. Moreover, we introduce isolation enhancement structures between closely packed 4G MIMO antenna systems and have them also act as radiating antenna arrays based on the concept of Linearly connected antenna arrays (CAA) for 5G applications. This dual function oper- ation of CAA is unique and has never been done before. Such arrays will provide radiation operation at 12.5 GHz with wide-band characteristics. Finally, a 4G/5G integrated antenna system is designed on RO4350 substrate with dimensions of 100×60×0.76 mm3 and it is covering 5G band from 12.17 to 12.75 GHz with the bandwidth of more than 500 MHz, gain of 8dBi and efficiency of 80%.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Sharawi, Mohammad S.
Committee Members:	Qureshi, Khurram K. and Sheikh, Sharif I.
Depositing User:	MUHAMMAD IKRAM (g201409500)
Date Deposited:	18 Jan 2017 05:39
Last Modified:	01 Nov 2019 16:36
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140197