Active Integrated MIMO Antenna Design
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
تعتبر الهوائيات المطبوعة ذات المنافذ المتعددة (MIMO) من أنواع الهوائيات المهمة لخصائصها المتميزة، مثل معدلات نقل البيانات العالية، جودة الإرسال والتغطية الأشمل. إن المتابع لأنظمة الاتصالات الحديثة، يلاحظ أن هوائيات MIMO ليست فقط منتشرة في الجيل الحالي من أجهزة الاتصالات (الجيل الرابع 4G) بل ويتوقع أن تنتشر بصورة أكبر في الجيل القادم (الجيل الخامس 5G ) . إن تصميم هوائيات (MIMO) يحتاج إلى موازنة عدد من خواص الهوائي مثل: الحجم، الكسب، الكفاءة، عرض النطاق ومعامل ترابط أنماط البث لعناصر الهوائية. إن العوامل المذكورة آنفا ترتبط فيما بينها ارتباطا وثيقا، يتطلب من مصمم الهوائي المفاضلة فيما بينها، مما يعقد عملية التصميم. هذه الأطروحة تقدم هوائيا ذا نطاق عريض جدا (UWB) من نوع (MIMO). كما وتتضمن الأطروحة طريقة جديدة لعزل منافذ الهوائي بدمج المضخم (RF-Amplifier) والهوائي. باستخدام هذا الدمج نتحصل على خصائص أفضل للنظام مثل الموائمة (matching) و الكسب (gain) و الكفاءة (efficiency). أيضا نقدم دراسة لخصائص عملية الدمج من خلال نموذجين من هوائيات MIMO: هوائي patch وهوائي نصف دائري للنطاقات الضيقة والعريضة بالإضافة إلى النطاقات العريضة جدا. هذه الأطروحة تقدم أيضا دراسة لعملية تصغير الهوائيات (miniaturization) من خلال دمج تصميم المضخم والهوائية. يقلل هذا التصميم من دقة متطلبات الموائمة بين الهوائي والمضخم مما يسهل تصميم هوائيات أصغر. يتم تصميم الهوائيات والمضخمات بحيث يتم الحصول على أفضل كسب وكفاءة ومعامل ضجيج في نفس الوقت. حجم الهوائي المصمم هو 0.033 من الطول الموجي عند تردد 2.45 جيجا هرتز. تم تصغير الهوائي من تردده الأصلي عند 3.54 جيجا هرتز إلى 2.45 جيجا هرتز مما وفر تصغيرا بمقدار 51%. تقدم هذه الأطروحة أيضا دارسة لإمكانية تحسين عرض النطاق لهوائي MIMO ذا نطاق ضيق باستخدام طريقة (SRFT). وخلصت الدراسة إلى أن طريقة (SRFT) تصلح للهوائيات ذات النطاق العريض بينما لا يمكن بواسطتها تحسين النطاق لهوائيات ذات نطاق ضيق ابتداء. أخيرا تتطرق الاطروحة لدراسة تحسين عزل المنافذ لهوائيات MIMO من خلال دمجها مع المضخمات. لذلك تم عرض تصميم لهوائي مكون من عنصرين لهما نطاق عريض. يشغل كل عنصر حيزا مقداره 12×24 مم مربع على لوح دارة مساحته 90×50 مم مربع مما يجعله مناسبا للهواتف المحمولة الحديثة. تتم عملية تصميم هوائي MIMO بالترافق مع تصميم المضخم مما يؤدي إلى تحسن عزل المنافذ بمقدار 7dB. تم ملاحظة تحسن في المواءمة للهوائي وبالتالي في الأداء والكسب. تم عرض جميع النتائج والتي تظهر توافقا بين نتائج المحاكاة النموذجية ونتائج القياسات المعملية.