Published January 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Mutual Coupling Reduction Using Ground Stub and EBG in a Compact Wideband MIMO-Antenna

Creators

  • 1. ORCID
  • 2. University of Engineering and Technology Peshawar
  • 3. National University of Sciences and Technology
  • 4. King Fahd University of Petroleum and Minerals

Description

This paper presents a compact, uni-planer wide band Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) antenna.The designed antenna array has a compact size of (26mm x 31mm) covering a wide frequency band from 3.1GHz -11GHz.A partial ground plane shared by two radiating patches is used.A ground stub and a single column Electromagnetic Bandgap (EBG) structure in between the two radiating patches results in very low mutual coupling in the designed antenna.The proposed MIMO-antenna was evaluated through different performance metric indicators like channel capacity loss, far-field radiation pattern, S-parameters, envelope correlation coefficient, peak gain, diversity-gain and radiation efficiency.Our designed MIMO antenna has a very high isolation amongst the MIMO antennas (S 21 < -25dB), a high Diversity-Gain (DG > 9.995 dB), a very low Envelope Co-relation Coefficient of (ECC < 0.001) and low Channel-Capacity-Loss (CCL < 0.1bits/s/Hz).The said antenna has an average radiation efficiency of 85.5% and a peak gain of (5.67dB) within the ultra-wideband (UWB) spectrum.A 0.8mm thick FR-4 substrate is used to fabricate the MIMO-antenna and tested in an anechoic chamber.The measured results closely match with the simulated results.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تقدم هذه الورقة هوائيًا مدمجًا عريضًا أحادي المستوى متعدد الإدخال والإخراج (MIMO). تتميز مصفوفة الهوائي المصممة بحجم صغير (26 مم × 31 مم) تغطي نطاق تردد واسع من 3.1 جيجاهرتز إلى 11 جيجاهرتز. يتم استخدام مستوى أرضي جزئي مشترك بين رقعتين مشعتين. ينتج عن قاعدة أرضية وبنية فجوة نطاق كهرومغناطيسي أحادية العمود (EBG) بين الرقعتين المشعتين اقتران متبادل منخفض جدًا في الهوائي المصمم. تم تقييم هوائي MIMO المقترح من خلال مؤشرات قياس أداء مختلفة مثل فقدان سعة القناة، ونمط إشعاع المجال البعيد، ومعلمات S، ومعامل ارتباط المغلف، والذروة الكسب والتنوع والكفاءة الإشعاعية. يتميز هوائي MIMO المصمم لدينا بعزل عالٍ جدًا بين هوائيات MIMO (S 21 <-25 ديسيبل)، وكسب عالي التنوع (DG > 9.995 ديسيبل)، ومعامل ارتباط مشترك مغلف منخفض جدًا (ECC < 0.001) وقناة خسارة منخفضة السعة (CCL < 0.1bits/s/Hz). يتمتع الهوائي المذكور بكفاءة إشعاعية متوسطة تبلغ 85.5 ٪ وكسب ذروة يبلغ (5.67ديسيبل) ضمن الطيف فائق الاتساع (UWB). يتم استخدام ركيزة FR -4 بسماكة 0.8 مم لتصنيع هوائي MIMO واختبارها في غرفة عديمة الصدى. النتائج المقاسة تتطابق بشكل وثيق مع نتائج المحاكاة.

Translated Description (French)

Cet article présente une antenne MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output) compacte à large bande uni-planer. Le réseau d'antennes conçu a une taille compacte de (26 mm x 31 mm) couvrant une large bande de fréquences allant de 3,1 GHz à 11 GHz. Un plan de masse partiel partagé par deux plaques rayonnantes est utilisé. Une structure de stub de masse et une structure EBG (Electromagnetic Bandgap) à une seule colonne entre les deux plaques rayonnantes entraînent un couplage mutuel très faible dans l'antenne conçue. L'antenne MIMO proposée a été évaluée à l'aide de différents indicateurs métriques de performance tels que la perte de capacité de canal, le diagramme de rayonnement en champ lointain, les paramètres S, le coefficient de corrélation d'enveloppe, gain, diversité-gain et efficacité de rayonnement.Notre antenne MIMO conçue a une isolation très élevée entre les antennes MIMO (S 21 < -25dB), un gain de diversité élevé (DG > 9,995 dB), un coefficient de corrélation d'enveloppe très faible (ECC < 0,001) et une faible perte de capacité de canal (CCL < 0.1bits/s/Hz). Ladite antenne a une efficacité de rayonnement moyenne de 85,5 % et un gain de crête de (5,67dB) dans le spectre ultra-large bande (UWB) .Un substrat FR-4 de 0,8 mm d'épaisseur est utilisé pour fabriquer l'antenne MIMO et testé dans une chambre anéchoïque.Les résultats mesurés correspondent étroitement aux résultats simulés.

Translated Description (Spanish)

Este documento presenta una antena compacta de banda ancha uni-planar de múltiples entradas y múltiples salidas (mimo). El conjunto de antenas diseñado tiene un tamaño compacto de (26 mm x 31 mm) que cubre una banda de frecuencia ancha de 3,1 GHz a 11 GHz. Se utiliza un plano de tierra parcial compartido por dos parches radiantes. Un adaptador de tierra y una estructura de brecha de banda electromagnética (EBG) de una sola columna entre los dos parches radiantes dan como resultado un acoplamiento mutuo muy bajo en la antena diseñada. La antena mimo propuesta se evaluó a través de diferentes indicadores métricos de rendimiento, como pérdida de capacidad del canal, patrón de radiación de campo lejano, parámetros S, coeficiente de correlación de envolvente, pico ganancia, ganancia de diversidad y eficiencia de radiación. Nuestra antena mimo diseñada tiene un aislamiento muy alto entre las antenas mimo (S 21 < -25dB), una alta ganancia de diversidad (DG > 9,995 dB), un coeficiente de correlación de envolvente muy bajo (ECC < 0,001) y una baja pérdida de capacidad de canal (CCL < 0.1bits/s/Hz). Dicha antena tiene una eficiencia de radiación promedio del 85,5% y una ganancia máxima de (5,67dB) dentro del espectro de banda ultraancha (UWB). Un sustrato FR-4 de 0,8 mm de espesor se utiliza para fabricar la antena mimo y se prueba en una cámara anecoica. Los resultados medidos coinciden estrechamente con los resultados simulados.

Files

09374922.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:6404e4df4172c3771da4773f726cad2c
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تقليل الاقتران المتبادل باستخدام قاعدة التأريض ومخطط كهربية القلب في هوائي MIMO عريض النطاق مدمج
Translated title (French)
Réduction par couplage mutuel à l'aide d'un plot de mise à la terre et d'un EBG dans une antenne MIMO large bande compacte
Translated title (Spanish)
Reducción de Acoplamiento Mutuo Usando Ground Stub y EBG en una antena mimo de banda ancha compacta

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3138154614
DOI
10.1109/access.2021.3065441

Is supplement to
https://openalex.org/W70584534 (Other)
https://openalex.org/W3151400447 (Other)
https://openalex.org/W3009629984 (Other)
https://openalex.org/W2385626144 (Other)
https://openalex.org/W2157791755 (Other)
https://openalex.org/W2135759112 (Other)
https://openalex.org/W2125220165 (Other)
https://openalex.org/W2028879858 (Other)
https://openalex.org/W2009690834 (Other)
https://openalex.org/W1970327477 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1964381084
  • https://openalex.org/W1974173310
  • https://openalex.org/W2069531742
  • https://openalex.org/W2130856580
  • https://openalex.org/W2132877068
  • https://openalex.org/W2145765190
  • https://openalex.org/W2314271313
  • https://openalex.org/W2395042187
  • https://openalex.org/W2419154760
  • https://openalex.org/W2611709798
  • https://openalex.org/W2612391895
  • https://openalex.org/W2620556213
  • https://openalex.org/W2620670701
  • https://openalex.org/W2772958103
  • https://openalex.org/W2779263793
  • https://openalex.org/W2791100449
  • https://openalex.org/W2884679785
  • https://openalex.org/W2889303112
  • https://openalex.org/W2890846876
  • https://openalex.org/W2905151002
  • https://openalex.org/W2915070436
  • https://openalex.org/W2916823012
  • https://openalex.org/W2921046487
  • https://openalex.org/W2923379784
  • https://openalex.org/W2949204103
  • https://openalex.org/W2951107941
  • https://openalex.org/W2960198926
  • https://openalex.org/W2995913254
  • https://openalex.org/W3028522526