ОПТИМИЗАЦИЯ ВСЕНАПРАВЛЕННОЙ АНТЕННЫ 2 × 2 MIMO ДЛЯ ВНУТРЕННИХ ПРИЛОЖЕНИЙ 2G, 3G, 4G И 5G
Аннотация
Из-за сосуществования нескольких типов сетей связи и растущей потребности в высоко-
скоростной передаче данных многочастотные и широкополосные системы связи приобрели попу-
лярность в качестве тем для изучения. Всенаправленные антенны могут обрабатывать больше
отдельных диапазонов частот и полезны для различных устройств беспроводной связи благодаря своей диаграмме направленности, которая облегчает эффективную передачу и прием с мобильно-
го устройства. Однако для систем мобильной связи, поддерживающих приложения 2G, 3G, 4G и
будущих 5G, использование антенны с высокой пропускной способностью может иметь решаю-
щее значение. Поскольку 5G предлагает своей обширной базе пользователей более высокую ско-
рость передачи данных, большую надежность и снижение энергопотребления, были опубликованы
многочисленные исследования широкополосных антенн 5G. Благодаря своим многочисленным пре-
имуществам, таким как более высокая пропускная способность канала, лучшая производитель-
ность передачи и приема сигнала, возможность размещать большие антенны в крошечных про-
странствах и многое другое, MIMO стала важнейшей технологией для 5G. Недавно для мобиль-
ных телефонов было предложено несколько различных типов антенн 5G MIMO. В этом исследо-
вании предлагается внутренняя система связи GSM/3G/LTE/5G с использованием широкополосной
MIMO-антенны 2 × 2. В антенне используются два антенных элемента, равномерно расположен-
ных вокруг центра, для формирования всенаправленной диаграммы направленности. Одновременно
достигаются превосходные свойства всенаправленного излучения и широкая полоса пропускания.
Полоса импеданса (0,7–5,3) ГГц может быть достигнута с обратными потерями до -23 по ре-
зультатам моделирования и усилением до 6,5 дБ. Для моделирования антенны используется ANSYS
HFSS (High Frequency Structure Simulator) 2020.
Литература
Sub-6 GHz 5G Applications, IEEE Access, September 2018, Vol. 6, No. 2.
2. Andrews J.G., et al. What will 5G be?, IEEE J. Sel. Areas Commun., Jun. 2014, Vol. 32, No. 6,
pp. 1065-1082,.
3. Cho Y.S., Kim J., Yang W.Y., and Kang C.G. MIMO-OFDM wireless communications with
MATHLAB. Wiley, New York, 2010.
4. Anping Zhao, and Zhouyou Ren. ‘Size Reduction of Self-Isolated MIMO Antenna System for 5G Mobile
Phone Applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, November 2018.
5. Ai-Hadi A.A., Iivonen J., Valkonen R., and Viikari V. Eight-element antenna array for diversity and
MIMO mobile terminal in LTE 3500 band, Microwave and Optical Technol. Lett., June 2014, Vol. 56,
pp. 1323-1327.
6. Wong K.- L., Lu J.Y., Chen L.Y., Li W.-Y., and Ban Y.L. 8-antenna and 16-antenna arrays using the
quad-antenna linear array as a building block for the 3.5GHz LTE MIMO operation in the smartphone,
Microwave and Optical Technol. Lett., Jan. 2016, Vol. 58, pp. 174-181.
7. Qin Z., Geyi W., Zhang M., and Wang J. Printed eight-element MIMO system for compact and thin 5G
mobile handset, Electron. Lett., March 2016, Vol. 52, pp. 416-418.
8. Ban Y.L., Li C., Sim C.Y.D., Wu G., and Wong K.-L. 4G/5G multiple antennas for future multi-mode
smartphone applications, IEEE Access, July 2016, Vol. 4, pp. 2981-2988.
9. Li M.Y., Ban Y.L., Xu Z.Q., Wu G., Sim C., Kang K., and Yu Z.F. Eight-port orthogonally dualpolarized
antenna array for 5G smartphone applications, IEEE Trans. Antennas Propag., Jun. 2016,
Vol. 64, pp. 3820-3830.
10. Wong K.-L., Tsai C.-Y., and Lu J.-Y. Two asymmetrically mirrored gap-coupled loop antennas as a
compact building block for eight antenna MIMO array in the future smartphone, IEEE Trans. Antennas
Propag., Apr. 2017, Vol. 65, pp. 1765-1778.
11. Xu H., Zhou H., Gao S., Wang H., and Cheng Y. Multimode decoupling technique with independent
tuning characteristic for mobile terminals, IEEE Trans. Antennas Propag., Dec. 2017, Vol. 65,
pp. 6739-6751.
12. Li Y., Sim C.-Y.-D., Luo Y. and Yang G. 12-port 5G massive MIMO antenna array in sub-6GHz mobile
handset for LTE bands 42/43/46 applications, IEEE Access, Feb. 2018, Vol. 6, pp. 344-354.
13. Li Y., Sim C-Y.-D., Luo Y. and Yang G. Multiband 10-antenna array for sub-6 GHz MIMO applications
in 5-G smartphones, IEEE Access, June 2018, Vol. 6, pp. 28041-28253.
14. Ban Y.L., Chen Z.X., Chen Z., Kang K., and Li J.L.W. Decoupled closely spaced heptaband antenna
array for wwan/lte smartphone applications, IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett, 2014, Vol. 13,
pp. 31-34.
15. Li M.Y, Ban Y.L., Xu Z.Q., Wu G., Sim C.Y.D., Kang K., and Yu Z.F. Eight-port orthogonally dualpolarized
antenna array for 5g smartphone applications, IEEE Trans. Antennas Propag., Sept 2016,
Vol. 64, No. 9, pp. 3820-3830.
16. Ban Y.L., Li C., Sim C.Y.D., Wu G., and Wong K.L. 4g/5g multiple antennas for future multi-mode
smartphone applications, IEEE Access, 2016, Vol. 4, pp. 2981-2988.
17. Li Y., Sim C.-Y.D., Luo Y., and Yang G. 12-port 5G massive MIMO antenna array in sub-6GHz mobile
handset for LTE bands 42/43/46 applications, IEEE Access, 2018, Vol. 6, pp. 344-354.
18. Wu Q., Liang P., and Chen X. A broadband ±45◦ dual-polarized multiple-input multiple-output antenna
for 5G base stations with extra decoupling elements, J. Commun. Inf. Netw., Mar. 2018, Vol. 3,
No. 1, pp. 31-37.
19. Insu Yeom, Young Bae Jung and Chang Won Jung. Wide and Dual-Band MIMO Antenna with Omnidirectional
and Directional Radiation Patterns for Indoor Access Points, Journal of Electromagnetic
Engineering and Science, Jan. 2019, Vol. 19, No. 1, pp. 20-30.
20. Tze-Meng O. and Geok T.K. A dual-band omni-directional microstrip antenna, Progress In Electromagnetics
Research, July. 2010, Vol. 106, pp. 363-376.
21. Liangying Li, Wei Yan, Botao Feng and Li Deng. A Wideband Omni-directional Antenna Based on
Printed Log-Periodic Element, IEEE 3rd International Conference on Electronic Information and
Communication Technology, November 2020, pp. 13-15.
22. Lei Zhou, Yongchang Jiao, Yihong Qi, Zibin Weng, and Liang Lu. Wideband Ceiling-Mount Omnidirectional
Antenna for Indoor Distributed Antenna Systems, IEEE Antennas and Wireless Propagation
Letters, April 2014, Vol. 13, pp. 836-839.
23. Peng Fei Hu, Kwok Wa Leung, Yong Mei Pan, and Shao Yong Zheng. Electrically Small, Planar, Horizontally
Polarized Dual-band Omnidirectional Antenna and its Application in a MIMO System, IEEE
Transactions on Antennas and Propagation, June 2021.
24. Botao Feng, Kwok L. Chung, Jiexin Lai, and Qingsheng Zeng. A Conformal Magneto-Electric Dipole
Antenna with Wide H-Plane and Band-Notch Radiation Characteristics for MIMO Base-Station, IEEE
Access, 2019.
25. Alshimaysawe I.A. Ultra wideband indoor omni-directional 2×2 MIMO antenna for 2G, 3G, 4G, and
5G applications, Izvestiya SFedU. Engineering Sciences, 2023, No. 3, pp. 266-275.
