Improving the Isolation in Multiport Antenna Systems Including PCB Microstrip Dipole and Monopole Antennas Using Metamaterials

Abstract

Keywords

• Multi-port systems,Isolation in antennas,MTM based isolation,Metamaterials,Dipole and Monopole Antenna

PCB Mikroşerit Dipol ve Monopol Antenlerin Kullanıldığı Çok Portlu Sistemlerde Metamalzeme ile Yalıtımın İyileştirilmesi

Öz

Bu çalışmada, dipol ve monopol antenlerin bulunduğu iki portlu anten sistemlerindeki izolasyonun iyileştirilmesi gerçeklenmiştir. Bu amaç için 2.4GHz ve 6GHz frekanslarında çalışan dipol antenler ile 2.438GHz ve 1.706GHz frekanslarında çalışan monopol antenler tasarlanmış ve aralarındaki yalıtımı arttırmak için uygun metamalzeme yapısı tasarlanmıştır. Çok portlu sistemlerde antenlerin birbirini etkilemelerini önlemek için ya antenleri yeteri kadar birbirinden ayrık yerleştirmeli ya da aralarındaki izolasyon (yalıtım) iyileştirilmelidir. Ancak, çoğu uygulamada, birinci çözüm fiziksel alan gereksinimlerinden dolayı mümkün olmamaktadır. Bu yüzden daha etkin bir çözüm bulunmalı ve kullanılmalıdır. Bu çalışmada, metamalzeme tabanlı yapılar kullanılarak antenler arasındaki yalıtım olarak bilinen iletim parametresinin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Tasarlanan yapı basit bir şekle sahip olup fazla bir yüzey alanı işgal etmemektedir. Buna ek olarak FIT (Finite Integration Technique) tabanlı ticari bir elektromanyetik simülasyon programı kullanılarak MTM yapısı varken ve yokken elde edilen değerler karşılaştırılmıştır. Antenlerin çalışma frekansına uygun tasarlanan yapıların izolasyon davranışını önemli miktarlarda arttırması bu sistemin mevcut ve yeni tasarlanacak anten sistemlerinde kullanımına imkan sağlayacak ve bunlardan daha iyi performans elde etmemizin önünü açacaktır. Başka bir açıdan bakılırsa bu yöntem anten minyatürizasyonu için farklı bir yaklaşım olarak başarılı sonuçlar vermektedir.

Anahtar Kelimeler

• Çok portlu anten sistemleri,Antenlerde yalıtım,MTM tabanlı izolasyon,Metamalzemeler,dipol ve monopol antenler

References

1. Veselago, V. G., The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of and ," Sov. Phys. Usp., Vol. 10, No. 4, 509{514, 1968.
2. Pendry, J. B., Holden, A. J., Stewart, W. J.,Youngs, I., \Extremely low frequency plasmons in metallic mesostructures," Physical Review Letters, Vol. 76, 4773{4776, 1996. Pendry, J. B., Holden, A. J., Robbins, D. J.,Stewart, W. J., \Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 47, 2075{2084, 1999.
3. Smith, D. R., Padilla, W. J., Vier, D. C., Nemat{Nasser, S. C., Schultz, S., \Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity," Physical Review Letters, Vol. 84, 4184{4187, 2000.
4. Karaaslan M., Bakir M., Chiral metamaterial based multifunctional sensor applications. Progress in Electromagnetics Research, 2014; 149: 55-67.
5. O. Akgol, D. Erricolo and P. L. E. Uslenghi, "Exact Imaging by an Elliptic Lens," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 10, pp. 639-642, 2011.
6. Muharrem Karaaslan, Mehmet Bağmancı, Emin Ünal, Oguzhan Akgol, Cumali Sabah, “Microwave energy harvesting based on metamaterial absorbers with multi-layered square split rings for wireless communications”, in Optics Communications, vol. 392, pp.31-38, 2017.
7. S. R. Thummaluru and R. K. Chaudhary, "Mu-negative metamaterial filter-based isolation technique for MIMO antennas," in Electronics Letters, vol. 53, no. 10, pp. 644-646, 5 11 2017.
8. G. Zhai, Z. N. Chen and X. Qing, "Enhanced Isolation of a Closely Spaced Four-Element MIMO Antenna System Using Metamaterial Mushroom," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63, no. 8, pp. 3362-3370, Aug. 2015.