Self-Isolated Dual L-Slotted 4-Port UWB MIMO Antenna with Wider Band-Notched Characteristics

Abstract

У цій дослідницькій роботі розглядаються проблеми, пов’язані з методами ізоляції в конструкції антен MIMO. Запропонована конструкція 4-портової надширокосмугової (UWB) антени з декількома входами та декількома виходами (MIMO) з L-щілинами має на меті запропонувати просте та компактне рішення, яке природно забезпечує ізоляцію між елементами антени. Застосовуючи інноваційні стратегії проектування, зокрема використовуючи структури з L-щілинами, дослідження спрямоване на розширення смуги пропускання імпедансу до 14,28 ГГц із смугою вирізів, що охоплює діапазон X і нижню частину діапазону Ku. Ефективність антени оцінюється шляхом вивчення ключових показників, таких як коефіцієнт відбиття (< – 10 дБ), ізоляція (< – 20 дБ) і параметри рознесення. Запропонована антена досягла помітного максимуму |S11| 22,77 дБ на 6,945 ГГц, пікове посилення 10,61 дБі, ECC < 0,0044, TARC < – 10 дБ і посилення рознесення приблизно 9,999 дБ. Широка смуга пропускання імпедансу та сумісність із різними діапазонами частот роблять цю конструкцію антени адаптованою до різноманітних додатків та середовищ, забезпечуючи гнучкість для різних системних вимог. Завдяки компактній та ефективній конструкції цю антену можна інтегрувати в пристрої Інтернету речей (IoT) і розумні пристрої, забезпечуючи надійне та високошвидкісне бездротове з’єднання. Широка смуга пропускання імпедансу робить цю конструкцію антени придатною для різноманітних програм бездротового зв’язку, включаючи Wi-Fi, 5G тощо.

This research work addresses the challenges associated with isolation techniques in MIMO antenna design. The proposed 4-port L-Slotted Ultra-wideband (UWB) Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) antenna design aims to offer a simple and compact solution that naturally ensures isolation between antenna elements. By employing innovative design strategies, notably incorporating L-Slotted structures, the research aims to extend the impedance bandwidth to 14.28 GHz, with a notch band covering the X-band and the lower portion of the Ku-band. The antenna's performance is evaluated by examining key metrics such as reflection coefficient (< – 10 dB), isolation (< – 20 dB), and diversity parameters. The proposed antenna achieved notable maximum |S11| of 22.77 dB at 6.945 GHz, a peak gain of 10.61 dBi, ECC < 0.0044, TARC < – 10 dB, and a diversity gain of approximately 9.999 dB. The wide impedance bandwidth and compatibility with various frequency bands make this antenna design adaptable to diverse applications and environments, providing flexibility for different system requirements. With its compact and efficient design, this antenna can be integrated into Internet of Things (IoT) devices and smart appliances, enabling reliable and high-speed wireless connectivity. Wide impedance bandwidth makes this antenna design suitable for various wireless communication applications, including Wi-Fi, 5G, and beyond.