Design and Simulation of a Compact U-Shaped 4-Element MIMO Antenna for Secure Wi-Fi Applications

Abstract

Продуктивність та пропускну здатність бездротових систем можна значно збільшити, додавши багато антен до передавача та приймача. Переважна кількість користувачів стимулювала зростання цифрових платформ, що, у свою чергу, змушує системи зв'язку надавати інформацію з винятковою швидкістю, високою надійністю та якістю передачі. Досягнення таких параметрів за допомогою бездротових систем з одним антенним елементом є неможливим. Як результат, сучасні високошвидкісні системи зв'язку все частіше використовують кілька двосторонніх антен (MIMO). Ці антени зараз вважаються найважливішим компонентом сучасних бездротових технологій. Технології з кількома входами та множинними виходами (MIMO) використовують кілька антен для задоволення вимог щодо вищої пропускної здатності та надійності передачі даних. Це дослідження рекомендує компактну чотириелементну антену MIMO, спеціально розроблену для застосувань Wi-Fi. Антена складається з чотирьох U-подібних патч-компонентів з максимальним коефіцієнтом посилення 7,8 дБ на частоті 5 ГГц. Для проектування та моделювання запропонованої антени була використана платформа моделювання HFSS. Антена MIMO має смугу пропускання 50 МГц з імпедансом 10 дБ для покращення безпеки Wi-Fi. Крім того, між сусідніми портами антени існує ізоляція понад 15 дБ. Це зменшує перешкоди та покращує оптимальну продуктивність у невеликих конфігураціях.The performance and capacity of wireless systems can be significantly increased by adding many antennas to the transmitter and receiver ends. An overwhelming number of users have spurred the growth of digital platforms, which in turn compels communication systems to provide information at an exceptional rate with high reliability and quality of transmission. The achievement of such parameters through wireless systems with single Antenna Elements is not feasible. As a result, advanced modern high-speed communication systems are increasingly utilizing multiple two-way antennas (MIMO). These antennas are now considered the most important component in modern wireless technology. Multiple Input Multiple Output (MIMO) technologies use several antennas to fulfill the demands of higher data throughput and reliability. This study recommends a compact, four-element MIMO antenna explicitly designed for Wi-Fi applications. The antenna comprises four U-shaped patch components with a maximum gain of 7.8 dB at 5 GHz. The HFSS simulation platform was used to design and simulate the suggested antenna. The MIMO antenna has a 50 MHz bandwidth with a 10 dB impedance to improve Wi-Fi security. Additionally, there is more than 15 dB of isolation between neighboring antenna ports. This lowers interference and improves optimal performance in small configurations.