Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 1

Excellent integration of a multi-SRR-hexagonal DNG metamaterial into an inverted triangle top microstrip antenna for 5G technology applications at 3.5 GHz

Doskonała integracja metamateriału DNG multi-SRR-heksagonalnego z odwróconą górną anteną mikropaskową do zastosowań w technologii 5G przy 3,5 GHz

10.15199/48.2024.01.27

nr katalogowy: 147107
10.15199/48.2024.01.27

Streszczenie

The application of engineered material methods for the generation of electromagnetic waves continues to be developed, especially in the field of telecommunications. Metamaterial is a suitable reflector material to penetrate telecommunications boundaries in meeting the required antenna specifications and mobility. In this research, the development of telecommunication antenna designs inspired by multi-cell indexed doublenegative (DNG) metamaterials was carried out. The microstrip antenna structure consists of an inverted triangular-shaped copper plate superimposed on the top surface of the FR-4 substrate. This antenna design is operated in the frequency range of 0.05 – 9 GHz by integrating a hexagonal split ring resonator (SRR) metamaterial structure with a configuration of 3×3. The proposed metamaterial was successfully identified regarding DNG optical characteristics, which has the highest near-zero resonance index in the frequency range of 1.98 – 2.71 GHz. The original inverted triangle antenna has been designed with a performance of -23.96 dB at 3.75 GHz. The 1.62 GHz bandwidth profile of the same original antenna was also obtained from its combination with a hexagonal pattern SRR metamaterial characterized by a red shift at 3.5 GHz and a reduced reflection coefficient of -35.94 dB. In addition, the gain performance obtained is more optimal at 4.35 dBi at a frequency of 7.26 GHz. However, the improved antenna design with this metamaterial pattern can be applied to the telecommunications technology field of 5G networks

Abstract

Zastosowanie metod inżynierii materiałowej do generowania fal elektromagnetycznych jest stale rozwijane, zwłaszcza w dziedzinie telekomunikacji. Metamateriał to odpowiedni materiał odblaskowy używany do penetracji granic telekomunikacyjnych w celu spełnienia wymaganych specyfikacji anteny i mobilności. W ramach tych badań przeprowadzono opracowanie projektów anten telekomunikacyjnych inspirowanych wielokomórkowymi metamateriałami podwójnie ujemnymi (DNG). Struktura anteny mikropaskowej składa się z miedzianej płytki w kształcie odwróconego trójkąta, nałożonej na górną powierzchnię podłoża FR-4. Ta konstrukcja anteny działa w zakresie częstotliwości 0,05 – 9 GHz dzięki zintegrowaniu struktury metamateriału z sześciokątnym rezonatorem pierścieniowym (SRR) w konfiguracji 3×3. Proponowany metamateriał został pomyślnie zidentyfikowany pod kątem właściwości optycznych DNG, który ma najwyższy bliski zeru współczynnik rezonansu w zakresie częstotliwości 1,98 – 2,71 GHz. Oryginalna antena w kształcie odwróconego trójkąta została zaprojektowana z myślą o wydajności -23,96 dB przy 3,75 GHz. Profil szerokości pasma 1,62 GHz tej samej oryginalnej anteny uzyskano również w połączeniu z metamateriałem SRR o wzorze heksagonalnym charakteryzującym się przesunięciem ku czerwieni przy 3,5 GHz i zmniejszonym współczynnikiem odbicia do -35,94 dB. Ponadto uzyskana wydajność wzmocnienia jest bardziej optymalna przy 4,35 dBi przy częstotliwości 7,26 GHz. Jednak ulepszona konstrukcja anteny z tym wzorem metamateriału może być zastosowana w dziedzinie technologii telekomunikacyjnych sieci 5G

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Bilotti F., Alu A., Vegni L., Design of Miniaturized Metamaterial Patch Antennas with -Negative Loading, IEEE Trans. Antennas Propag., 56 (2008), No. 6, 1640-1647
[2] Guelber E.F., Cardoso A.S.V., Capovilla C.E., Araujo H.X., A Modified Ultra Wide Band Antenna with Metamaterial Patterns for Telecommunications Systems, Przeglad Elektrotechniczny, 92 (2016), No. 1, 166-169
[3] Santalunai N., Santalunai S., Rattananamlom A., Chaipanya P., Meesawad P., Thongsopa C., Pumpoung T., Investigation on Characteristics of Metamaterials by Using Metallic Rod Structure for Antenna Engineering, Przeglad Elektrotechniczny, 98 (2022), No. 5, 103-109
[4] Kurnia M.F., Syahputra R.F., Saktioto, Expansion of Filter Design from GHz to THz with Metamaterial Hexagonal Split Ring Resonator, J. Phys. Conf. Ser., 1090 (2018), No. 1, 1-6
[5] Keriee H.H., Rahim M.K.A., Nayyef N.A., Ayop O., Al-Gburi A.J.A., Compact Wideband Metamaterial Quadrature Coupler for 5G Beamforming Applications, Przeglad Elektrotechniczny, 99 (2023), No. 3, 172-175
[6] Jalil M.A., Abdolkarim A., Saktioto T., Ong C.T., Yupapin P.P., Generation of THz Frequency Using PANDA Ring Resonator for THz Imaging, Int. J. Nanomed., 7 (2012), 773- 779
[7] Saktioto T., Irawan D., Yupapin P.P., Phatharacorn P., A Single Eye 3D Image Perception Device Using Vertical Double Ring Resonator Construction, Microw. Opt. Technol. Lett., 57 (2015), No. 8, 1802-1805
[8] Al-saedi A.J.H., Perez J.C., A Review: Compact Size and Isolation of MIMO Antenna, Przeglad Elektrotechniczny, 98 (2022), No. 7, 11-17
[9] Saktioto T., Syahputra R.F., Punthawanunt S., Ali J., Yupapin P., GHz Frequency Filtering Source Using Hexagonal Metamaterial Splitting Ring Resonators, Microw. Opt. Technol. Lett., 59 (2017), No. 6, 1337-1340
[10] Qi Y., Hunukumbure M., Nekovee M., Lorca J., Sgardoni V., Quantifying Data Rate and Bandwidth Requirements for Immersive 5G Experience, IEEE Int. Conf. Commun. Workshops, 2016 (2016), 455-461
[11] Ahmad W.S.H.M.W., Radzi N.A.M., Samidi F.S., Ismail A., Abdullah F., Jamaludin M.Z., Zakaria M., 5G Technology: Towards Dynamic Spectrum Sharing Using Cognitive Radio Networks, IEEE Access, 8 (2020), 14460-14488
[12] Awangga F.S.A., Adaniah W.R.A., Ariyanti S., Kusumawati D., Kiki P.E., Aziz A., Studi Lanjutan 5G Indonesia 2018– Spektrum Outlook dan Use Case untuk Layanan 5G Indonesia, Research Team of Puslitbang SDPPI, (2018)
[13] GSMA, 5G Guide: GSMA Public Policy Position, Global System for Mobile Communications Association, (2019), 1-15
[14] Wenshan C., Shalaev V., Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications, Springer, 3 (2010), 1-9
[15] Saktioto, Soerbakti Y., Syahputra R.F., Gamal M.D.H., Irawan D., Putra E.H., Darwis R.S., Okfalisa, Improvement of Low-Profile Microstrip Antenna Performance by HexagonalShaped SRR Structure with DNG Metamaterial Characteristic as UWB Application, Alex. Eng. J., 61 (2022), No. 6, 4241- 4252

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

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-1 , nr katalogowy 147107 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 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

2024-1

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma