افزایش بهره و کاهش تزویج بین آنتن های چند ورودی و چند خروجی با بکارگیری از فرامواد با ضریب شکست نزدیک به صفر

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 کارشناس ارشد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز

چکیده

در این مقاله کاربرد جدیدی از ساختارهای فرامواد با ضریب شکست صفر برای افزایش بهره و کاهش تزویج آنتن‌های آرایه‌ای ارائه شده است .در طرح پشنهادی از سه آنتن ریزنواری یاگی‌یودا که به فاصله کم از یکدیگر قرار گرفته و صفحات فرامواد استفاده شده است. با حذف جهت دهنده‌ها در ساختار و استفاده از فرامواد ، میزان تزویج بین المانها در گستره فرکانس کاری به میزان 5 الی8 دسیبل کاهش و بهره هر آنتن به طور متوسط 3 دسیبل افزایش یافته است . داشتن پهنای باند فرکانسی 72 درصدی و فشرده‌سازی ساختار آرایه ، این طرح را به گزینه ی مناسبی برای استفاده در سیستم‌های چند ورودی و چند خروجی باند C و برد بلند تبدیل کرده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Gain Enhancement and Mutual Coupling Reduction Using ZIM Metamaterial in MIMO Array Antennas

نویسندگان [English]

  • mohammad bemani 1
  • vahid najafi 2
1 Department of Electrical and Computer Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

In this paper, a new application of Zero-Index Metamaterial (ZIM) structure is proposed for the gain enhancement and Mutual Coupling Reduction of the antenna array. In the proposed design, we used three Microstrip Yagi-Uda antennas which are a short distance away and ZIM substrate. By inserting the ZIM substrate and removing the Microstrip Yagi-Uda antenna directors, the final design offered an improvement in gain by 3dB and in decoupling by 5-8 dB at 4-8.5 GHz. Compression of the proposed structure, 72% bandwidth, low cost made this antenna suitable for various applications such as MIMO systems specifically in C-band long-range radio communications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metamaterial
  • MIMO
  • Gain Enhancement
  • Mutual Coupling
[1] G. Zhai, Z. N. Chen, and X. Qing, “Mutual coupling reduction of compact four-element MIMO slot antennas using metamaterial mushroom structures,” 2015 Int. Work. Antenna Technol. iWAT 2015, pp. 3–6, 2015.
[2] N. Kumar and U. Kiran Kommuri, “Mimo Antenna Mutual Coupling Reduction for Wlan Using Spiro Meander Line Uc-Ebg,” Prog. Electromagn. Res. C, vol. 80, no. November 2017, pp. 65–77, 2018.
[3] A. Jafargholi, A. Jafargholi, and J. H. Choi, “Mutual Coupling Reduction in an Array of Patch Antennas Using CLL Metamaterial Superstrate for MIMO Applications,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 67, no. 1, pp. 179–189, 2019.
[4] V. Najafy and M. Bemani, “Design and Fabrication of Dual-band Microstrip Yagi-Uda Antenna for Use in 0 . 9 GHz and 2 . 4 GHz Frequency bands,” vol. 47, no. 2. pp. 0–4.
[5] S. X. Ta, H. Choo, and I. Park, “Wideband Double-Dipole Yagi-Uda Antenna Fed By a Microstrip-Slot Coplanar Stripline Transition,” Prog. Electromagn. Res. B, vol. 44, no. August, pp. 71–87, 2014.
[6] J. Wu, Z. Zhao, Z. Nie, and Q. H. Liu, “Design of a wideband planar printed quasi-yagi antenna using stepped connection structure,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 62, no. 6, pp. 3431–3435, 2014.
[7] X. Zhao, Y. Huang, X. Xue, and G. Wen, “A CPW-fed broadband quasi-Yagi antenna with low cross-polarization performance,” AEU - Int. J. Electron. Commun., vol. 83, pp. 188–192, 2018.
[8] A. M. C. Metasurface et al., “Near-Zero-Index Metamaterial Lens Combined With Antennas,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 62, no. 4, pp. 1928–1936, 2014.
[9] M. Sun, Z. N. Chen, and X. Qing, “Gain enhancement of 60-GHz antipodal tapered slot antenna using zero-index metamaterial,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 61, no. 4, pp. 1741–1746, 2013.
[10]         Bin Zhou and Tie Jun Cui, “Directivity Enhancement to Vivaldi Antennas Using Compactly Anisotropic Zero-Index Metamaterials,” IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett., vol. 10, pp. 326–329, 2011.
[11]         S. Wu, Y. Yi, Z. Yu, X. Huang, and H. Yang, “A zero-index metamaterial for gain and directivity enhancement of tapered slot antenna,” J. Electromagn. Waves Appl., vol. 30, no. 15, pp. 1993–2002, 2016.
[12]         R. Haghpanahan and R. Nilavalan, “Planar quasi-Yagi antenna gain enhancement using zero-index metamaterials,” 2014 Loughbrgh. Antennas Propag. Conf. LAPC 2014, no. November, pp. 736–739, 2014.