Bandwidth enhancement of array microstrip antenna using spiral stub For 5G communication system

• Autorzy: Alam Syah , Surjati Indra , Sari Lydia , Anindito Atria , Putranto Agam Yudi , Firmansyah Teguh

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.11.07

Warianty tytułu

PL

Poprawa przepustowości anteny mikropaskowej za pomocą spiralnego złącza dla systemu komunikacji 5G

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper proposes a new design of a 2x2 microstrip array antenna with spiral stub for a 5G communication system at the resonant frequency of 3.5 GHz. Spiral stub is useful for increasing the bandwidth value of the proposed antenna. The spiral stub is designed using a microstrip line with an impedance of 70.7 ohms. This study proposes three antenna models by adjusting the number and dimensions of the spiral stubs. From the simulation results using EM Simulation, the optimal bandwidth is obtained when the number of spiral stubs (n) = 3 with dimensions of spiral stub Wstub =18.5 mm and Ls = 8 mm . The bandwidth of the proposed antenna is 0.8 GHz or an increase until 88.88% compared with array 2x2 without spiral stubs. Furthermore, the gain of the proposed antenna is 10.67 dB at the resonant frequency of 3.5 GHz. This research is very useful for increasing bandwidth for the purposes of 5G communication systems.

PL

W artykule zaproponowano nowy projekt anteny mikropaskowej 2x2 ze spiralnym odgałęzieniem dla systemu komunikacji 5G na częstotliwości rezonansowej 3,5 GHz. Spiralny odcinek jest przydatny do zwiększania wartości szerokości pasma proponowanej anteny. Spiralny króciec został zaprojektowany z wykorzystaniem linii mikropaskowej o impedancji 70,7 omów. W niniejszym opracowaniu zaproponowano trzy modele anten, dostosowując liczbę i wymiary końcówek spiralnych. Z wyników symulacji z wykorzystaniem symulacji EM optymalną szerokość pasma uzyskuje się, gdy liczba króćców spiralnych (n) = 3 o wymiarach króćca spiralnego Wstub =18,5 mm i Ls = 8 mm . Przepustowość proponowanej anteny wynosi 0,8 GHz lub jest wyższa o 88,88% w porównaniu z macierzą 2x2 bez spiralnych odgałęzień. Ponadto zysk proponowanej anteny wynosi 10,67 dB przy częstotliwości rezonansowej 3,5 GHz. Badania te są bardzo przydatne do zwiększania przepustowości na potrzeby systemów komunikacji 5G.

Słowa kluczowe

EN

array; antenna; bandwidth; microstrip; spiral stub; 5G Communcation System

PL

antena szerokopasmowa; przepustowość; 5G

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 11
• Strony: 40--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Alam Syah

• Departement of Electrical Engineering, Universitas Trisakti, Jl Kyai Tapa No 1, DKI Jakarta, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0002-0162-8364

autor

Surjati Indra

• Departement of Electrical Engineering, Universitas Trisakti, Jl Kyai Tapa No 1, DKI Jakarta, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0001-6944-0213

autor

Sari Lydia

• Departement of Electrical Engineering, Universitas Trisakti, Jl Kyai Tapa No 1, DKI Jakarta, Indonesia

autor

Anindito Atria

• Departement of Electrical Engineering, Universitas Trisakti, Jl Kyai Tapa No 1, DKI Jakarta, Indonesia

autor

Putranto Agam Yudi

• Departement of Electrical Engineering, Universitas Trisakti, Jl Kyai Tapa No 1, DKI Jakarta, Indonesia

autor

Firmansyah Teguh

• Departement of Electrical Engineering, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Banten, West Java, Indonesia

• https://orcid.org/0000-0002-9000-9337

Bibliografia

• [1] Höyhtyä, M., Apilo, O. i Lasanen, M., 2018. Przegląd najnowszych osiągnięć w standaryzacji 3GPP: komunikacja D2D w systemach 5G i jej modele zużycia energii. Future Internet, 10(1), s.3.
• [2] Hikmaturokhman, A., Ramli, K. i Suryanegara, M., 2018, październik. Rozważania dotyczące widma dla 5G w Indonezji. W 2018 r. Międzynarodowa Konferencja na temat ICT na rzecz Rozwoju Obszarów Wiejskich (IC-ICTRuDev) (s. 23–28). IEEE.
• [3] Alsariera, H., Zakaria, Z., Awang Md Isa, A., Alahnomi, R., Mabrok, M., Ahmed, S. i Alani, S., 2020. Kompaktowy szerokopasmowy falowód koplanarny zasilał kołowo spolaryzowaną drukowaną antenę monopolową z asymetrycznie zmodyfikowaną płaszczyzną uziemienia. International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering, 30(7), s.e22205.
• [4] Alsariera, H., Zakaria, Z. i Isa, A.B.A.M., 2020. Nowa szerokopasmowa antena monopolistyczna w kształcie litery L zasilana przez CPW z asymetrycznie zmodyfikowaną płaszczyzną uziemienia i kilkoma szeregowymi odwróconymi paskami w kształcie litery L. AEU-International Journal of Electronics and Communications, 118, s. 153139.
• [5] Fang, D.G., 2017. Teoria anten i anteny mikropaskowe. Prasa CRC.
• [6] Imran, D., Farooqi, M.M., Khattak, M.I., Ullah, Z., Khan, M.I., Khattak, M.A. i Dar, H., 2018, luty. Antena krosowa z mikropaskiem milimetrowym do komunikacji mobilnej 5G. W 2018 r. Międzynarodowa Konferencja inżynierii i nowych technologii (ICEET) (s. 1-6). IEEE.
• [7] An, W., Li, Y., Fu, H., Ma, J., Chen, W. i Feng, B., 2018. Niskoprofilowa i szerokopasmowa antena mikropaskowa o stabilnym zysku do zastosowań bezprzewodowych 5G. Anteny IEEE i litery propagacji bezprzewodowej, 17(4), str.621-624.
• [8] Ferdous, N., Hock, G.C., Hamid, S.H.A., Raman, M.N.A., Kiong, T.S. i Ismail, M., 2019, czerwiec. Projekt małej anteny krosowej o częstotliwości 3,5 GHZ dla aplikacji 5g. W IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 268, No. 1, p. 012152). Wydawnictwo IOP.
• [9] Wang, H. i Yang, G., 2017, marzec. Konstrukcja 4×4 mikropasków Quasi-Yagi z wiązką sterującą anteną o częstotliwości 3,5 GHz dla przyszłych zastosowań w pojazdach 5G. W 2017 roku Międzynarodowe Warsztaty Technologii Antenowej: Małe Anteny, Innowacyjne Struktury i Zastosowania (iWAT) (s. 331-334). IEEE.
• [10] Soliman, M.A., Taha, T.E., Swelam, W. i Gomaa, A.M., 2013. Dwuzakresowa antena adaptacyjna 3,5/5 GHz 8 x 8. Progress In Electromagnetics Research, 34, s. 85-98.
• [11] Da Xu, K., Zhu, J., Liao, S. i Xue, Q., 2018. Szerokopasmowa antena krosowa wykorzystująca wiele pasożytniczych łat i jej zastosowanie macierzowe z redukcją wzajemnego sprzężenia. IEEE Access, 6, str.42497-42506.
• [12] Alam, S., Surjati, I. i Firmansyah, T., 2021. "Bandwidth Enhancement of Square Microstrip Antennas Using Dual Feed Line Techniques", International Journal of Electrical and Electronic Engineering & Telecommunications, str. 60–65.
• [13] Khandelwal, M.K., Kumar, S. i Kanaujia, B.K., 2018. Projektowanie, modelowanie i analiza anteny krosowej z podwójnym zasilaniem o niskim poborze masy o szerokim paśmie osiowym. Journal of Computational Electronics, 17(3), s. 1019-1028.
• [14] Ershadi, S., Keshtkar, A., Abdelrahman, A.H. i Xin, H., 2017. Szerokopasmowa podmacierz antenowa o wysokim zysku do zastosowań 5G. Progress In Electromagnetics Research C, 78, s. 33-46.
• [15] Diawuo, H.A. i Jung, Y.B., 2018. Szerokopasmowa zbliżeniowa, mikropaskowa płaska antena do zastosowań komórkowych 5G. Anteny IEEE i litery propagacji bezprzewodowej, 17(7), str.1286-1290.
• [16] Kumar, A. i Althuwayb, AA, 2020. Szerokopasmowa antena krosowa z potrójnym rezonansem dla widma Wi-Fi 5G. Progress In Electromagnetics Research Letters, 93, s. 89-97.
• [17] Fang, X., Wen, G., Inserra, D., Huang, Y. i Li, J., 2018. Kompaktowa szerokopasmowa antena z meandrowanym gniazdem CPW z gniazdowanym centralnym elementem w kształcie litery Y do zastosowań Wi-Fi, WiMAX i 5G. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 66(12), str.7395-7399.
• [18] Ding, Z., Zhang, D. i Ma, C., 2020. Konstrukcja anteny szerokopasmowej ze zintegrowanym CB-CPW i pasożytniczą strukturą łat dla aplikacji WLAN, RFID, WiMAX i 5G. IEEE Access, 8, str.42877-42883.
• [19] Karthikeyan, M., Sitharthan, R., Ali, T. i Roy, B., 2020. Kompaktowa wielopasmowa antena monopolowa zasilana CPW z kwadratowym pierścieniem i paskami w kształcie litery T. Microwave and Optical Technology Letters, 62(2), s. 926-932.
• [20] Pratiwi, A.R., Setijadi, E. i Hendrantoro, G., 2020, lipiec. Projekt dwuelementowej podtablicy z pasożytniczą łatką dla aplikacji 5G. W 2020 r. Międzynarodowe Seminarium na temat Inteligentnej Technologii i Jej Zastosowań (ISITIA) (s. 311-316). IEEE.
• [21] Ramadhan, L.M., Astuti, R.P. i Nugroho, B.S., 2019, listopad. Symulacja projektowania i analizy Massive MIMO Array Microstrip Rectangular Patch Dualband 3,5 GHz i 26 GHz dla komunikacji 5G. W 2019 r. IEEE Asia Pacific Conference on Wireless and Mobile (APWiMob) (s. 28-32). IEEE.
• [22] Pandey, A., 2019. Praktyczna konstrukcja mikropasków i anteny drukowanej. Dom Artech.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).