Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2021 - zeszyt 11

Bandwidth Enhancement of Array Microstrip Antenna Using Spiral Stub For 5G Communication System

10.15199/48.2021.11.07

nr katalogowy: 134119
10.15199/48.2021.11.07

Streszczenie

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.

Abstract

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

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Höyhtyä, M., Apilo, O. and Lasanen, M., 2018. Review of latest advances in 3GPP standardization: D2D communication in 5G systems and its energy consumption models. Future Internet, 10(1), p.3.
[2] Hikmaturokhman, A., Ramli, K. and Suryanegara, M., 2018, October. Spectrum Considerations for 5G in Indonesia. In 2018 International Conference on ICT for Rural Development (IC-ICTRuDev) (pp. 23-28). IEEE.
[3] Alsariera, H., Zakaria, Z., Awang Md Isa, A., Alahnomi, R., Mabrok, M., Ahmed, S. and Alani, S., 2020. A compact broadband coplanar waveguide fed circularly polarized printed monopole antenna with asymmetric modified ground plane. International Journal of RF and Microwave Computer‐Aided Engineering, 30(7), p.e22205.
[4] Alsariera, H., Zakaria, Z. and Isa, A.B.A.M., 2020. New broadband L-shaped CPW-fed circularly polarized monopole antenna with asymmetric modified ground plane and a couple series-aligning inverted L-shaped strip. AEU-International Journal of Electronics and Communications, 118, p.153139.
[5] Fang, D.G., 2017. Antenna theory and microstrip antennas. CRC Press.
[6] Imran, D., Farooqi, M.M., Khattak, M.I., Ullah, Z., Khan, M.I., Khattak, M.A. and Dar, H., 2018, February. Millimeter wave microstrip patch antenna for 5G mobile communication. In 2018 International Conference on Engineering and Emerging Technologies (ICEET) (pp. 1-6). IEEE.
[7] An, W., Li, Y., Fu, H., Ma, J., Chen, W. and Feng, B., 2018. Low-profile and wideband microstrip antenna with stable gain for 5G wireless applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 17(4), pp.621-624.
[8] Ferdous, N., Hock, G.C., Hamid, S.H.A., Raman, M.N.A., Kiong, T.S. and Ismail, M., 2019, June. Design of a Small Patch Antenna at 3.5 GHZ for 5g Application. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 268, No. 1, p. 012152). IOP Publishing.
[9] Wang, H. and Yang, G., 2017, March. Design of 4×4 microstrip Quasi-Yagi beam-steering antenna array operation at 3.5 GHz for future 5G vehicle applications. In 2017 International Workshop on Antenna Technology: Small Antennas, Innovative Structures, and Applications (iWAT) (pp. 331-334). IEEE.
[10] Soliman, M.A., Taha, T.E., Swelam, W. and Gomaa, A.M., 2013. 3.5/5 GHz dual-band 8 x 8 adaptive array antenna. Progress In Electromagnetics Research, 34, pp.85- 98.
[11] Da Xu, K., Zhu, J., Liao, S. and Xue, Q., 2018. Wideband patch antenna using multiple parasitic patches and its array application with mutual coupling reduction. IEEE Access, 6, pp.42497-42506.
[12] Alam, S., Surjati, I., and Firmansyah, T., 2021. “Bandwidth Enhancement of Square Microstrip Antennas Using Dual Feed Line Techniques,” International Journal of Electrical and Electronic Engineering & Telecommunications, pp. 60–65.
[13] Khandelwal, M.K., Kumar, S. and Kanaujia, B.K., 2018. Design, modeling and analysis of dual-feed defected ground microstrip patch antenna with wide axial ratio bandwidth. Journal of Computational Electronics, 17(3), pp.1019-1028.
[14] Ershadi, S., Keshtkar, A., Abdelrahman, A.H. and Xin, H., 2017. Wideband high gain antenna subarray for 5G applications. Progress In Electromagnetics Research C, 78, pp.33-46.
[15] Diawuo, H.A. and Jung, Y.B., 2018. Broadband proximitycoupled microstrip planar antenna array for 5G cellular applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 17(7), pp.1286-1290.
[16] Kumar, A. and Althuwayb, A.A., 2020. Wideband triple resonance patch antenna for 5G Wi-Fi spectrum. Progress In Electromagnetics Research Letters, 93, pp.89-97.
[17] Fang, X., Wen, G., Inserra, D., Huang, Y. and Li, J., 2018. Compact wideband CPW-fed meandered-slot antenna with slotted Y-shaped central element for Wi-Fi, WiMAX, and 5G applications. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 66(12), pp.7395-7399.
[18] Ding, Z., Zhang, D. and Ma, C., 2020. Broadband antenna design with integrated CB-CPW and parasitic patch structure for WLAN, RFID, WiMAX, and 5G applications. IEEE Access, 8, pp.42877-42883.
[19] Karthikeyan, M., Sitharthan, R., Ali, T. and Roy, B., 2020. Compact multiband CPW fed monopole antenna with square ring and T‐shaped strips. Microwave and Optical Technology Letters, 62(2), pp.926-932.
[20] Pratiwi, A.R., Setijadi, E. and Hendrantoro, G., 2020, July. Design of Two-Elements Subarray with Parasitic Patch for 5G Application. In 2020 International Seminar on Intelligent Technology and Its Applications (ISITIA) (pp. 311-316). IEEE.
[21] Ramadhan, L.M., Astuti, R.P. and Nugroho, B.S., 2019, November. Simulation of Design and Analysis Massive MIMO Array Microstrip Rectangular Patch Dualband 3.5 GHz and 26 GHz for 5G Communications. In 2019 IEEE Asia Pacific Conference on Wireless and Mobile (APWiMob) (pp. 28-32). IEEE.
[22] Pandey, A., 2019. Practical Microstrip and Printed Antenna Design. Artech House.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2021-11 , nr katalogowy 134119 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2021-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2021-11

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma