Isolation Enhancement in MIMO Antenna Array for 5G Applications

Isolation Enhancement in MIMO Antenna Array for 5G Applications. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Final Thesis (All signed).pdf
Restricted to Repository staff only until 3 May 2021.

Download (2MB)

Arabic Abstract

ملخص الأطروحة الاسم: أولودايو أولووا سوكونبي. عنوان الدراسة: تحسين العزل في صفيف هوائي MIMO ل 5 تطبيقات. المجال الرئيسي: الهندسة الكهربائية تاريخ الدرجة: مارس 2020. كان مهندسو الهوائي قلقين بشأن تقليل التفاعلات بين عناصر الهوائي في صفيف هوائي MIMO بسبب الاقتران المتبادل بين هذه العناصر. تواجه هوائيات التصحيح بشكل خاص مشاكل الاقتران المتبادل في بيئة متعددة المسارات بسبب الركيزة المستخدمة ، وكذلك الحاجة إلى زيادة عرض النطاق الترددي ومعدل البيانات. وقد أدى ذلك إلى انخفاض في الكفاءة وكسب الهوائيات. الهدف من هذه الرسالة هو البحث في الطرق المختلفة لزيادة العزلة عبر عرض نطاق كبير بين هوائيات MIMO المتقاربة في التردد تحت GHz وتردد الموجة المليمترية. يقدم هذا العمل العديد من تصميم مصفوفة هوائي التصحيح MIMO والطرق المختلفة لزيادة العزلة بينهما. أولاً ، يتم تقديم بنية EBG مشقوقة جديدة يمكنها فصل مجموعة الهوائي 5G بمقدار 30 dB ضمن عرض نطاق ضيق للغاية عند 28 GHz. تتكون خلية الوحدة الجديدة المستخدمة من هيكل فجوة النطاق الكهرومغناطيسي التقليدي (EBG) ، ولكن مع فتحة في البقع. تم تصميم الهوائي وتحسينه باستخدام المحاكاة. يتم تقديم هيكل EBG جديد متعدد الرنين مع طائرة أرضية معيبة. يمكن أن يزيد هيكل EBG متعدد الرنين هذا من العزلة بين صفيحتين لهوائي رقعة مشقوقة بين 20-31 ديسيبل في عرض نطاق المعاوقة الكبير 48 \٪ بين 4.2-6.5 جيجاهرتز. يقدم التصميم النهائي بنية EBG مزدوجة الطبقة (DLDP) EBG التي يمكن أن تزيد من العزلة في صفيف هوائي التصحيح بحد أقصى 56 ديسيبل على كامل 4-6.5 جيجا هرتز. يتم تصنيع هذا الهوائي والتحقق منه باستخدام القياسات

English Abstract

Antenna engineers have been concerned about decreasing the interactions between antenna elements in MIMO antenna array because of mutual coupling between these elements. Patch antennas are particularly faced with mutual coupling issues in a multipath environment because of the substrate used, as well as the need to increase bandwidth and data rate. This has resulted in decrease in efficiency and gain of antennas. The aim of this thesis is to investigate the different methods of increasing isolation over a large bandwidth between closely-spaced MIMO antennas in the sub-GHz frequency and millimeter wave frequency. This work presents several MIMO patch antenna array design and the different methods of increasing isolation between them. First, novel slotted-EBG structure that can decouple 5G antenna array by 30 dB within a very narrow bandwidth at 28 GHz is presented. The novel unit cell used consist of the conventional electromagnetic band gap structure (EBG), but with slot in the patches. The antenna was designed and optimised using simulations. Another novel multiresonance EBG structure with defective ground plane is presented. This multiresonance EBG structure can increase isolation between two slotted patch antenna array between 20-31 dB in the large impedance bandwidth of 48% between 4.2-6.5 GHz. The final design presents a dual layer dual patch (DLDP) EBG structure that can increase isolation in a patch antenna array by a maximum of 56 dB over the entire 4-6.5 GHz is presented. This antenna is fabricated and verified using measurements.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Engineering
Electrical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Electrical Engineering Dept
Committee Advisor: Attia, Hussein
Committee Members: Iqbal, Sharif and Qureshi, Khurram
Depositing User: OLUDAYO SOKUNBI (g201708090)
Date Deposited: 10 May 2020 13:57
Last Modified: 10 May 2020 13:57
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141504