Design of MIMO antenna for future 5G communication systems

Other Title(s)

تصميم هوائي متعدد المداخل و متعدد المخارج لأنظمة اتصالات الجيل الخامس

Dissertant

al-Habash, Tariq Husayn Abd al-Salam

Thesis advisor

Sukayk, Talal Fayiz

University

Islamic University

Faculty

Faculty of Engineering

Department

Electrical Engineering Department

University Country

Palestine (Gaza Strip)

Degree

Master

Degree Date

2019

Arabic Abstract

تعتبر أنظمة اتصالات الجيل الخامس ثورة في مجال سوق الاتصالات اللاسلكية، حيث أن الأجهزة الذكية تحتاج إلى نطاق واسع من الترددات.

هذه الثورة السريعة دفعت الباحثين إلى تطوير تكنولوجيا الاتصالات في مجالي البرمجيات و المعدات.

كما يعتبر مجال تصميم الهوائيات من المجالات الأساسية التي تحتاج إلى تطوير مستمر لخدمة أنظمة اتصالات الجيل الخامس.

الهدف الرئيسي من هذه الرسالة هو تصميم هوائي متعدد المداخل ومتعدد المخارج يعمل على ترددين هما 28 جيجا هيرتز و 38 جيجا هيرتز ويحقق جميع الخصائص الهامة لأنظمة اتصالات الجيل الخامس و منها ثنائية الاستقطاب و توفير نطاق تردد واسع الهوائي المقترح في هذه الرسالة صمم لكي يعمل على الترددات العالية ( موجات بطول موجي قصير يقاس بالمليمتر ) ، كما و حقق هذا التصميم ثنائية الاستقطاب و نطاق ترددي أكبر من 1 جيجا وبكسب أكبر من 12 ديسيبل.

و من منطلق العمل على تحسين الإتجاهية و كسب الهوائي فقد تم تصميم هوائي على شكل مصفوفة مكونة من عنصرين و ذلك لاستخدامه في لوحات الأجهزة الذكية و تصميم هوائي على شكل مصفوفة مكونة من أربعة عناصر وذلك لاستخدامه في تصميم محطة إرسال تخدم أنظمة اتصالات الجيل الخامس كما تم تحقيق خاصية توجيه البث من الهوائي و ذلك بإضافة محول لاتجاه الاشارة إلى التصميم الرباعي.

هذا التحسين أضاف إمكانية إمالة إتجاه الاشعاع الرئيسي لإتجاهات مختلفة على كلا الترددين.

إن محطة الإرسال المقترح تصميمها على شكل ثماني بحيث يحتوي كل وجه على اثنى عشر هوائي موزعة بالتساوي بين التصميم الرباعي بدون محول الإشارة و التصميم الرباعي مع محول الإشارة على جهة اليمين و التصميم الرباعي مع محول الإشارة على الجهة اليسار، و بهذا تم تحقيق معظم خصائص الجيل الخامس في محطة الإرسال.

English Abstract

5G communication system is considered as a revolution in the wireless communication market where a very high bandwidth is required for modern smart phones.

This fast revolution drives researchers for developing the communication technology whether in software or hardware fields.

Also, antenna design is considered as a basic field which needs a continuous developing for serving 5G wireless communication systems.

The main goal of this thesis is designing a dual band, multiple-input multiple-output MIMO microstrip antenna for serving the 5G communication systems by achieving all the important features of the recent wireless communication systems.

The proposed antenna is designed to operate at dual high frequencies (mm-waves) which are 28GHz and 38GHz.

The 5G main features are also satisfied in the proposed design dual polarization, high bandwidth (>1 GHz) and high realized gain (>12 dBi).

For enhancing the directivity and the realized gain of the antenna design, an antenna array is proposed where a two-element antenna array design and four-element antenna array design are built.

The four-element array design has to achieve a high gain and high bandwidth at both bands of operation.

Beam steering capability is achieved by inserting a phase shifter (transmission line) into the four-element design.

This modification added the ability for tilting the main radiation pattern to particular direction at the both resonant frequencies.

The four element antennas (with and without the phase shifter) are used

Main Subjects

Electronic engineering

Topics

• Telecommunications
• Antennas

No. of Pages

73

Table of Contents

• APA
• MLA
• AMA

Language

English

Data Type

Arab Theses

Record ID

BIM-903690