I n t ern a t i o n a l  J o u rn a l  o f  E l ect ri ca l  a n d  C o m p u t er E n g i n eeri n g  ( I J E C E )   V o l.   8 ,  No .   5 O c t obe r   20 1 8 ,  p p.  31 18~ 3 128   I S S N :  2088 - 8708 D O I :  10. 11 591/ i j ece . v8 i 5 . pp 311 8 - 3128          3118       Jou r n al  h om e p age h ttp : //ia e s c o r e . c o m/ j our nal s / i nde x . php/ I J E C E   H e x a - ba nd M I M O  C P W B o w - t ie  Apert u re A nt enn a  Us ing   P a rt icle  Sw a rm   O pt i m i z a t io       A - K.  Ha m i d W .  O ba i d   D ep ar t m en t  o f  E l ect r i cal  an d  C o m p u t er  E n g i n eer i n g ,  C o l l eg e o f  E n g i n eer i n g ,   U n iv e r s ity  o f  S h a r ja h ,  U A E       A rt i cl e I n f o     AB S T RAC T     A r tic le  h is to r y :   R ecei v ed   Se p  7 ,  201 7   Re v i se d   J a n 1 7 ,  2 01 8   A ccep t ed   A ug  24 ,  201 8       A  MI MO  h e x a - ba nd B ow t i e   A nt e nna  f or  W i - F i  i s  pr opos e d .  T he  M I M O   a nt e nna  c a n ope r a t e  a t  s i f r e que nc y  ba nds :  2. 4 ,  4. 4 ,   6. 1,  8. 5,  10 . 2 5 a nd 12 . 8   G H z .  T he  M I M O  a nt e n na  c o ns i s t s  of  f our  l oa de bow t i e  he x a - ba n d a nt e nna s   h av i n g  t h e s a m e s t r u ct u r e.  E ach  s i n g l e an t en n a el em en t  i s  l o ad e d  w i t h  s i x   m et al l i c s t r i p s  as   w el l  as  i n t er c o n n ect ed  p ar as i t i c r ect an g u l ar  c o m p o n en t s .   T h e p r es e n te d  H F S S  s im u la tio n s  w ill s h o w  th a t th e  M I M O  lo a d e d  a n te n n a   c a n ope r a t e  a t  s i x   f r e que nc y  ba nds  i nc l udi ng  2. 4 G H z  b y  obt a i ni ng  t he  r e t ur l o s s  r es u l t s ,  r ad i at i o n  p at t er n s ,  an d  o t h er  an t en n p ar am et er s .   I t  w i l l  b s how n a l s o t ha t   t he  M I M O  b ow t i e  a nt e nna  ha s   a  v e r y  l ow   m ut ua l  c oupl i ng  a t   a ll th e  o p e r a tin g  f r e q u e n c ie s  f o r  th e  s p e c if ic  lo a d e d  m e ta llic  s tr ip s  w id th   w hi c h w a s  obt a i ne d  us i ng   P a r t i c l e  S w a r m  O pt i m i z a t i on t e c hni q ue .   Ke y wo rd :   H e xa - b a nd   H FSS   M I M O  b o w t i e an t e n n a   M ut ua l  c o up l i ng   P ar t i cl e S w ar m   O p ti m iz a tio n   C opy r i g ht   ©  201 8   I ns t i t ut e  o f  A d v anc e d E ngi ne e r i ng  an Sc i e nc e   A l l  ri g h t s re se rv e d .   Co rre sp o n d i n g  Au t h o r :   A - K.  Ha m i d   D ep ar t m en t  o f  E l ect r i cal  an d   C o m p u t er  E n g i n eer i n g ,     C o l l e ge  o f  E n gi ne e r i n g,  U ni ve r s i t y  o f   S ha r j a h,  S ha r j a h,  U A E .   E m a il:  a k h a m i d @ s h ar j ah . ac. ae       1.   I NT RO D UCT I O N     M an y  o p t i m i zat i o n   m et h o d s   w er e d ev el o p ed  i n  t h e l as t  d ecad es  s u ch  as  t h e G en et i A l g o r i t h m ,   P ar t i cl S w ar m   O p t i m i zat i o n   an d   o t h er s   f o r  o p t i m i zi n g   t h an t e n n a s   a n d  t h ei r   p ar a m et er s     [ 1] .  O pt i m i z i n an t en n p a r a m e te r s   u s i n g  s u c h  te c h n iq u e s  is  v e r y   i m p o r ta n t in  o r d e r  to  o b ta in  s ig n i f ic a n t r e s u lts  r e la te d  to   d i f f er e n t  an t e n n a p ar a m et er s  s u c h  as  t h e r et u r n  l o s s  o r  i m p ed an ce.  O b t ai n i n g  s u c h  i m p r o v ed  an t en n a   p ar am et er s  u s i n g  o p t i m i zat i o n  t ech n i q u es   m ak e s  ad d i n g  e x t r a co m p o n e n t s  o n  t h e an t e n n a  t o  ach i ev e s i m i l ar   r es u l t s  t o  b e d i s p en s ab l e.   G e n e tic   A l g o r ith m  i s  a n  o p tim iz a tio n   m e t h o d   w h ic h  p e r f o r m s   m u ta tio n ,  c r o s s o v e r ,  a n d  s e le c tio n   o v e r  a  s e t  o f  p o s s ib le  i n d iv id u a ls .  I t c a n  ta k e  a  lis t  o f  c o n s tr a in ts   f o r  e v a l u a ti n g  t h e  obj e c t i v e  f u n c t i on   i n or de r   to  m a x i m iz e   o r  m in i m i ze a s p eci f i c v ar i ab l   [2 ].   P a r tic le  S w a r m  O p ti m iz a t io n  is  a   m u c h  s i m p le r  a lg o r it h m   th a n  G e n e tic   A l g o r ith m  a n d   m o r e  e f f ic ie n t i n  te r m s  o f  c o m p u ta t io n  ti m e .  I t i s  a  p o p u la tio n - b as ed  s t o ch a s t i t ech n i q u e.   T h e  ite r a tio n s  in  th is  te c h n iq u e  i m p r o v e  th e   w a n t e d  o u tc o m e   u n til r e a c h i n g  th e   d e s ir e d  s o lu tio n  a s   t h e  c a s e  of  bi r d f l oc k i ng  be h a v i or     [ 3 ] .  A  de s i gn  f or  a  s pl i n e - s h a pe d a n t e n n a   w a s  pr opos e d u s i ng  P S O  i n     [4 f o r  U ltr a - wi d e - ba n d a ppl i c a t i o n s .   A n ot h e r  opt i m i z a t i on  de s i g n r e l i e d on  bot h   t h e  G e n e t i c   A l g or i t hm  a n d P S O   f o r  d e s i g ni n g a  ho r n a nt e nna  i   [5 ].   B o w tie  a n te n n a  is  v e r y  s u ita b l e  f o r  c o m m u n ic a tio n  a n d  W i - F i te c h n o lo g ie s  a n d  a p p lic a tio n s  b e c a u s e   i t  h as  s o m e u n i q u e f eat u r es  s u c h  ar e t h e ab i l i t y  t o  o p er at e a m u ltip le  f r e q u e n c ie s ,  t h e  m i n i m u m  c o s t o f   m a n u f a c t u r in g ,  th e  s m a ll s iz e  a n d  th e  lig h t w e ig h   [6 ].   T h er w er m a n y  d es i g n s  f o r  t h e b o w t i e an t e n n a   r e la te d  to  tr i - b a nd  f r e q ue nc o p e r a t i o ns  s uc h a s  t he  o ne s   i n [ 7 ] - [ 13] .   O t h er  d es i g n s   w er e p r es en t ed  t o   m a k e   t h e an t e n n a at  P en t a - f r e qu e n c y  ba n ds  a s  i n  [ 14  -   16] .  H e x a - b an d  an t en n a d es i g n s   w er e p r es en t ed  f o r  v ar i o u s   ap p l i cat i o n s  s u ch  a s  G S M ,  G P S - L 1 ,  W L AN ,  W i M AX  a n d   m o bi l e  h a n ds e t  a ppl i c a t i ons  [ 17] - [ 18] .     M I M O  an t en n a d es i g n s  r eq u i r e r ed u ci n g  t h m u t u a l  co u p l i n g  b e t w e e n e l e m e nt s  o f  t he  a nt e n na .   D ua l - b a nd  D ua l - p o l ar i zed  an t en n a ar r a y   w a s  pr opos e d i n  [ 19]  f or  W L A N .   A t r i - ba n d E - s ha p e d  a nt e nna   w a s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       H exa - ban d M I M O  C P W  B ow - t i e  A pe r t ur e  A nt e nna U s i ng P ar t i c l e  Sw ar m     ( A - K .  Ha mi d )   3119   pr op os e d f or  M I M O  a ppl i c a t i on s  i n  [ 20] .  O n e  de s i gn   w a s  pr opos e d f or  M I M O  a n t e nn a  f or  a  qu a d - b a nd   ope r a t i on  t o be  u s e d i n   w i r e le s s  c o m m u n ic a tio n s  te r m i n a ls   in  [ 2 1 ] .  A   h e x a - b a n d  MI MO   an t en n a d es i g n   w a s   pr op os e d i n  [ 22]  f or  L T E  m obi l e  de v i c e  a ppl i c a t i on   w h i c h r e l i e d on  n e u t r a l i z a t i on  l i n e   c on c e pt  i n  or de r  t o   r ed u ce t h m u t u al  co u p l i n g .  A  d es i g n  f o r  a 2 X 2  M I M O  p at ch  an t e n n f o r   m u lti - b an d  ap p l i cat i o n s   w as   pr op os e d i n  [ 23]  u s i ng   g r ou p s  of  r i ng s  a t   f ou r   c or n e r s  a nd  n e a r   t h e  s t e ppe d c u t  i n  a ddi t i on  t a   m i d - sl o t   s e p a r a t i o n i n o r d e r  t o r e d uc e  t he   m ut ua l  c o up l i n g.  A no t he r  M I M O  a nt e nna  d e s i gn  w a s  p r o p o s e d i n [ 2 4 ]  f o r   fo u r - el e m en t  D u al - ba n d ou t pu t   w hi c h  h a f ou r  bo w t i e  di pol e  a n t e nn a ,  t h a t  de s i g n h a f ou r  t y pe s  o f  g r oun d   p l an e p at t er n s   w h i c h  ar f u l l ,   co r n er ed  s p at i al ,  cr o s s ed   m i d d l e,  an d  s p i r al .  A   l o w   m u t u al   co u p l i n g  d u al - ba n M I M O   m i cr o s t r i p  2 X 2  an t e n n w i t h  p ar as i t i c ai r  g ap   t o  r ed u ce t h e   m ut u a l  c ou pl i n w a s  pr opos e d i n  [ 25] .   T h es e M I M O  an t en n a d es i g n s   w h i ch   w er e p r o p o s ed  f o r  m u l t i p l e f r eq u e n c y  o p er at i o n s  h ad  co m p l i cat ed   s t r u ct u r es  an d  t h e y  d i d  n o t   h av e a  v er y  l o w   m u t u al  co u p l i n g  co m p ar ed  t o  t h e r et u r n  l o s s es   f o r  t h ei r   co r r es p o n d i n g  MI M O   a n te n n a  e le m e n ts .     T h e p r o p o s ed  M I M O  b o w t i an t en n m a y  o p er at e at   s i x   f r eq u en c y  b an d s  b y   t h e  ad d ed  s i x  i n t er n a l   m et al l i c  s t r i p s  a n d  t h e r ect an g u l ar   i n t er co n n ect ed  p ar as i t i c  el e m e n t s   f o r  each   M I MO  an t en n a  el e m en t  [ 2 6 ] .   T h e  m e ta ll ic  s tr ip s  a r e  f ix e d  v e r tic a l l y  b ut   va r i a b l e  b y   w i d t h ho r i z o nt a l l y f o r  t u ni ng t he  f r e q ue nc y .  T he   i n t er co n n ect ed  p ar as i t i c el e m e n t s  ar e f i x ed  i n  t h ei r  d i m e n s i o n s .  T h e p r o p o s ed  MI MO   b o w t i e an t en n a co n s i s t s   o f  f o u r  l o ad ed  el e m en t s   w i t h   t h e s a m e s t r u ct u r e;  eac h  an t e n n a el e m e n t  i s  p l aced   at  a co r n er .  N ex t  s ect i o n s   w i l l  d i s cu s s  t h e s t r u ct u r e an d  t h e o b t ai n ed  r es u l t s  f o r  t h e M I M O  b o w t i e an t en n a.         2.   ANT E NNA  G E O M E T RY A ND DE S I G N   C P W  an t en n a s  can   h av v ar i et y  o f  s h ap es  s u ch  as  s q u ar e,  r ect an g l e an d  t r i an g l e.  T h e l o cat i o n  o f  t h e   an t en n f eed  l i n e i s  d i r ect l y  r e l at ed  t o  t h e r ad i at ed  cr o s s - p o l ar i zed  co m p o n e n t s  a n d  s u r f ac e ex ci t ed  cu r r e n t s  i n   C P W  an t en n a s .  R F   f r eq u en c y  ap p l i cat i o n s ,  an t e n n a ar r a y s  an d  r ad ar  ap p l i cat i o n s  ar e ex am p l e s  o f   a ppl i c a t i on s   f or  C P W  a n t e nna s .  T h e  or i g i n a l   s i n g l e  un l oa de d bow t i e  a nt e n na  ha s  t he   f o l l o w i ng  s ub s t r a t e   ( A r l on   C u C l a d 217 ( t m )   w i t h  a  2. 17 di e l e c t r ic   c o n s ta n t)  d i m e n s io n s : w id t h = 6 4  mm,   l e n g t h = 3 4  mm a n d   he i g ht = 2   m m  [ 2 7 ]  a s  s ho w n i F i g ur e   1 .  I t  can  o p er at e at   o n e f r eq u e n c y  b an d  ar o u n d  1 0   G H z,  T h e l u m p ed   por t  f e e d h a s  50  O h m s  b et w ee n  t h C P W  an t en n a f eed l i n e.           F i gu r e  1.  D i m e n s i o n s   f or  t h e  un l oa de d s i ng l e  bo w t i e  a n t e n n a :  L a = 42  m m .  L = 20. m m ,  W a = 12. 7 m m ,   L w = 12  m m ,   W w = 0. m m ,   α = 52  a n P = m m   [ 27]       F i g ur e   2  s h o w s   t h s t r u ct u r f o r  a l o ad e d  s i n g l M I MO  an t e n n a el e m e n t   w i t h  t h m et al l i s t r i p s  an d   t h e i n t er co n n ect ed  p ar as i t i r ect an g u l ar  co m p o n e n t s .   F i g ur e   3  d em o n s t r at es  t h e s t r u c t u r e o f  t h e M I M O   an t en n w h i c h  co n s i s t s  o f   f o u r  i d en t i cal  l o ad ed  an t e n n as   w i t h   t h e  s a m e   s tr u c t u r e  o f   m e ta llic  s tr ip s  a n d   i n t er co n n ect ed  p ar as i t i c r ect an g u l ar  co m p o n e n t s .  T h w i d t h  W s  f o r  t h m et al l i c s t r i p s  w a s  s et  t o  a s p eci f i c   v al u e  i n  o r d er  t o  ach i ev e s i x   f r eq u en c y  b an d s  f o r  al l  t h e f o u r  l o ad ed  an t e n n a  el e m e n t s .  T h h o r i zo n t al   d i s t an ce b et w ee n  t h e ed g e s  o f  t h v er t i cal  MI M O  el e m en t   p ai r s  i s  2 2   m m  a n d  t h v er t i c al  d i s t an ce  b et w een   t h e ed g es  o f  t h e h o r i zo n t al  M I MO  p ai r s  i s  2 0 . 6  m m .  T h e d i m en s i o n s  o f  t h e M I M O  a n t en n a s u b s t r at e ar e 1 2 8   m m   f or  l e ng t h  a n d 68  m m   f or  w i dt h .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   311 8   -   3128   3120       F i g ur e   2  A l oa de d bow t i e  a n t e n n a  e l e m e n t  s t r u c t u r e   w i t h  t h e  f ol l o w i ng  di m e n s i on s :  L s 1= m m .   L s 2=  13  m m ,  L s 3= 5 m m ,  L s 4= 2. 4 m m ,   L s 5= 1. 5 m m ,  L s 6= 1 m m ,  L s 7= 14  m m ,  L s 8= 1 m m ,  L s 9= 3 m m ,  L s 10= m m ,   L s 11= 5 m m           F i g ur e   3  T h e M I M O  an t en n s t r u ct u r w i t h  t h e f o l l o w i n g  d i m en s i o ns :   L 1= 22 m m ,   L 2= 20. 6 m m  a n   L 3= 11 m m       3.   S IM U LA TIO N   R ES U L TS   AND DI S CUS S I O   T he  o r i gi na l  r e t ur n l o s s  f o r  t he  u nl o a d e d  s i n gl e  a nt e n na  i s  s ho w n  i F i g ur e   4 [ 24] .  F R 4_e poxy   h av i n g  a 4 . 4  d i el ect r i c co n s t an t   m a t er i al   w as  u s ed  as  a s u b s t r at e f o r  t h e M I MO  an t e n n a F i g ur e   5  s ho w s  t he   r et u r n  l o s s  f o r  a s i n g l e l o ad ed  an t en n a el e m e n t   w i t h  a v ar i ab l e W s .  I t  can  b e s een  f r o m   F i gur e   5  th a t a  s in g le   l o ad ed   M I MO   an t en n e l e m e n t   can   o p er at at   s i x   d i f f er en t   f r eq u e n c y   b a n d s   b y   c h an g i n g   t h w i d t h   o f   t h e   m e ta llic   s tr ip s   o n   th e   s u r f ace   o f   t h l o ad ed   an t en n a.   F i g ur e   6   s h o w s   th e   r e tu r n   lo s s   f o r   th e   M I M O   b o w tie   an t en n a.  I t  ca n  b n o t i ced  t h a t  t h MI M O  an t en n a i s  ab l e t o  o p er at e at  s i x   f r eq u e n c y  b an d s  r es u l t i n g   f r o m   each  o n e o f  t h e l o ad ed  b o w t i e  M I MO  an t e n n a el e m en t s   w i t h  t h e f o l l o w i ng  r e t u r n  l os s e s :   S 11,  S 22,  S 33,  a n S 44.     T he   m ut ua l  c o up l i n g r e s ul t s  b e t w e e t he  M I M O  a nt e n n a el e m en t s  ar e s h o w n  i n  F i g ur e s   7 - 10 a n d i t   c a n  be  s e e n  t h a t  t h e   m u t u a l  c ou pl i ng  pa r a m e t e r s  S 12,  S 13,   S 14,  S 23,  S 24,  a n d S 34  a r e  l o w e r  t h a n  t h e  r e t u r l os s e s   S 11,  S 22,  S 33 a n d S 44  a t  e a c h  of  t h e  ope r a t i ng   f r e que n c y  ba n ds   w h e n   t h e   w i dt h of  t h e   m e t a l l i c   s t r i ps   W s  is  1 . 6 6 m m .  T h is   w id th   v a l u e   w a s  o b ta in e d   u s i n g  P a r tic le  S w a r m  O p ti m iz a tio n   te c h n iq u e   w i th  t h e   f o l l o w i n g c o ns t r a i nt s   b e t w e e n t he  r e t ur l o s s e s   a nd   m u t ua l  c ou pl i ng  pa r a m e t e r s :  S 11  > = S 12,   S 22  > = S2 4 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       H exa - ban d M I M O  C P W  B ow - t i e  A pe r t ur e  A nt e nna U s i ng P ar t i c l e  Sw ar m     ( A - K .  Ha mi d )   3121   S 33 > = S 31,  a n d S 44 > =  S 42.   F i gur e   1 1  s h o w s  t h e  r a d ia tio n  p a tte r n  f o r  t h e  o r i g in a l s in gl e  un l oa de d bo w t i e   an t en n a i n  ad d i t i o n  t o  o t h er  an t en n a p ar a m et er s  l i k th e  r a d ia tio n  e f f ic ie n c y  [ 2 4 ] .           F i g ur e   4 .   S i m u l a t i o n  r e s u l t  f or  S 11 f or  t h e  u nl oa de d bow t i e  a n t e nn a  [ 27]             F i g ur e   5 .   R e t u r n  l os s  S 11 f or  t h e  s i n gl e  l oa de a nt e n na       F i g ur e   6 .   R e t u r n  l os s e s  S 11,  S 22,  S 33 a n d S 4 4 f or   t h e MI M O  an t e n n a             F i g ur e   7 .   M u t u a l  c ou pl i ng  r e t u r n  l os s e s  S 13,  S 23 a n S 3 4  f o r  t he  M I M O  a nt e nna     F i g ur e   8 .   M ut ua l   c ou pl i ng  r e t u r n  l os s e s  S 14,  S 34  an d  S 2 4  f o r  t h e M I M O  an t e n n a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   311 8   -   3128   3122       F i g ur e   9 .   M ut ua l   c ou pl i ng   r e t u r n  l os s e s  S 12,  S 24 a n d S 23 f or  t h e  M I M O  a n t e nn a           F i g ur e   10 .   M ut ua l   c ou pl i ng  r e t u r n  l os s e s  S 12,  S 13 a n d S 14 f or  t h e  M I M O  a n t e nn a           F i g ur e   11 .   R a d ia tio n  p a tte r n  o f  th e  o r ig in a s i n g le   u n lo a d e d  b o w tie  a p e r tu r e  a n te n n a  a t 1 0 . 5  G H z   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       H exa - ban d M I M O  C P W  B ow - t i e  A pe r t ur e  A nt e nna U s i ng P ar t i c l e  Sw ar m     ( A - K .  Ha mi d )   3123   Fi g ur e s   12 - 1 7  ar e f o r  t h e r ad i at i o n  p at t er n s   an d  o t h er  p ar am et er s   f o r  t h e M I M O   l o ad ed  an t en n a.     I t  can  b e n o t ed  t h at  t h e r ad i at i o n  ef f i ci e n c y   v al u f o r  t h e MI M O  an t e n n a i s  ab o v e 9 0 %  at  t h e f r eq u e n c y  b an d   o f  2 . 4  G H z an d  t h e e f f i ci e n c y  v al u e i s  ab o v e 8 0 %  at  t h f r e qu e n c y  ba n ds  o f  4. 4 G H z  a nd 6. 1 G H z .   T h e  H - p l an e an d  E - pl a n e  of  t h e  r a di a t i on  pa t t e r n  a r e  s y m m e t r i c   f or  t h e  f r e qu e n c y  ba n ds  of  2. 4 G H z ,  4. 4 G H z ,  6. GHz ,  a n d  8 . 5  GHz .               F i g ur e   12 .   R ad i at i o n  p at t er n  f o r  t h e M I M O  an t en n a t  2 . 4  GHz   F i g ur e   13 .   R ad i at i o n  p at t er n  f o r  t h e M I M O  an t en n a t  4 . 4  GHz                 F i g ur e   14 .   R ad i at i o n  p at t er n  f o r  t h e M I M O  an t en n a t  6 . 1  GHz   F i g ur e   15 .   R ad i at i o n  p at t er n  f o r  t h e M I M O  an t en n a t  8 . 5  GHz   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   311 8   -   3128   3124           F i g ur e   1 6  R ad i at i o n  p at t er n  f o r  t h e M I M O  an t e n n a at   10. 25  G H z   F i g ur e   1 7  R ad i at i o n  p at t er n  f o r  t h e M I M O  an t e n n a at   12. 8 G H z       T he  f o l l o w i ng  F i g ur e  1 8  a nd   F i g ur e   1 9  S h o w  t h e r eal  an d  i m a g i n ar y  i m p ed an ce  f o r   t h e o r i g i n al   u n l o ad ed  an t e n n a a n d  t h e M I M O  an t e n n a r es p ect i v el y .  I t  c an  b e s ee n  t h at  t h e M I M O  a n t en n a  i s   cap ab l e o f   o p er at i n g  at   s i x  d i f f er en t   f r eq u en c y  b an d s  as  t h v al u e o f  t h e r eal  i m p ed a n ce i s  v er y  cl o s e t o  5 0  O h m s  at  t h e   s i x  o p e r a t i ng  f r e q ue nc y b a nd s .   T h e  f o llo w i n g  r e s u lts   in   F ig ur e s   20 - 2 5  s h o w  t h e M I M O  an t e n n a S u r f ace   c u r r e n d is tr ib u tio n s .  I t c a n  b e   n o tic e d   th a t th e  c u r r e n t d is tr ib u tio n   is  c o n c e n tr a te d   m o s tl y   a t th e   c e n te r   o f   e v e r y  M I M O  a n te n n a  e le m e n t in  a d d itio n  to  th e  lo a d e d   m e ta llic  s tr ip s  a t t h e  s id e s  o f  e a c h  M I M O  a n te n n a   e le m e n t.           F i g ur e   18 .   T h e i m p ed an ce f o r   t h e o r i g i n al  u n l o ad ed  an t en n [ 2 7 ]       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       H exa - ban d M I M O  C P W  B ow - t i e  A pe r t ur e  A nt e nna U s i ng P ar t i c l e  Sw ar m     ( A - K .  Ha mi d )   3125       F i g ur e   19 .   T h e r eal  an d  i m ag i n ar y  i m p ed an ce o f  t h e M I M O   an t en n a           F i g ur e   20 .   S u r f ace cu r r e n t  d i s t r i b u t i o n  o f  t h e M I M O  an t e n n a  at  2 . 4  G H z           F i g ur e   21 .   S u r f ace cu r r e n t  d i s t r i b u t i o n  o f  t h e M I M O  an t e n n a  at  4 . 4  G H z   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SSN :   20 88 - 8708   In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g ,   V o l.   8 , N o 5 O c t obe r  20 18   :   311 8   -   3128   3126       F i g ur e   22 .   S u r f ace cu r r e n t  d i s t r i b u t i o n  o f  t h e M I M O  an t e n n a  at  6 . 1  G H z           F i g ur e   23 .   S u r f ace cu r r e n t  d i s t r i b u t i o n  o f  t h e M I M O  an t e n n a  at  8 . 5  G H z           F i g ur e   24 .   S ur f a c e  c ur r e nt  d i s t r i b ut i o n o f  t he  M I M O  a nt e n na  a t  1 0 . 25  G H z   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  E l e c  &  C o m p  E n g     I S S N :  2088 - 8708       H exa - ban d M I M O  C P W  B ow - t i e  A pe r t ur e  A nt e nna U s i ng P ar t i c l e  Sw ar m     ( A - K .  Ha mi d )   3127       F i g ur e   25 .   S ur f a c e  c ur r e nt  d i s t r i b ut i o n o f  t he  M I M O  a nt e n na  a t  1 2 . 8 G H z       T h e  f o llo w i n g  T a b le   1 de m on s t r a t e s  c o m pa r i s on  be t w e e n  t h e  pr opos e d M I M O  bow t i e  a n t e n na   de s i gn  a n d ot h e r  pr opos e d M I M O  a n t e nn a  de s i gn s   f r o m  t h e  pr e v i ous   w or k .  T h e  pr op o s e d M I M O  bo w t i e   an t en n a d o es   n o t  u s e ex t r a co m p o n en t s  o n   t h s u r f ace o f  t h e M I M O  an t e n n a t o  r ed u ce t h m u t u al  co u p l i n g   b et w ee n  t h e M I M O  an t en n a e l e m e n t s .  T h e p r o p o s ed  M I M O  an t e n n a d e s i g n   h as   s m a l l  s u r f ace ar ea a n d  l o w   s u r f ace s t r u ct u r e co m p l e x i t y   co m p ar ed  t o   m o s t  o f  o t h er   MI MO  an t e nna  d e s i g ns  i n t h e  p r e vi o us   w o r k i ad d i t i o n  t o  m o r e o p er at i o n al  f r eq u en c y  b an d s  co m p ar ed  t o  o t h er  M I MO  an t en n a d es i g n s  i n  t h e p r ev i o u s   wo r k .       T a bl e   1.  C om pa r i s on  be t w e e n   t h e  P r opos e d M I M O  A n t e nn a   D e s i gn  a n d O t h e r  P r opos e d D e s i gn s   MI M O  a n te n n a   d e s i g n s   Us i n g e x t r a   c o m p o n e nt s  t r e d u c e  t h e  m u t u a l   c o u p l i n g   MI M O  A n te n n a   s t r u ct u r c o m p l e x i t y   MI M O  A n te n n a   s u b s t r at s u rfa c e  a re a   O p e r a t i o n a l  f r e q u e n c y  b a n d s   T h e  d e s i g n  i n   [ 1 9]   n o   h i gh   la r g e   2 . 2 5 - 2 . 2 6  G H z  a n d   4 . 9 5 - 6  GH z   T h e  d e s i g n  i n   [ 2 2]   y es   h i gh   1 0 0 x 40   0 . 7   G H z ,1 .8  G H z ,1 . 9  G H z , 2 .3  G H z ,2 .5   G H z,  a n d   2 .4  G H W L A N   T h e  d e s i g n  i n   [ 2 3]   y es   h i gh   1 4 2 x 90   1 . 8  G H z , 2 .4  G H z , 3 .5  G H z , 5 .2  G H z a n d  5 . 5   G H z   T h e  d e s i g n  i n   [ 2 4]   y es   h i gh   2 7 0 x 21 0   1 . 8  G H z  a n d  2 . 3  G H z   T h e  d e s i g n  i n   [ 2 5]   y es   h i gh   n /a   1 . 8  G H z  a n d  2 . 3 5  G H z   Ou r   p r op os e d   d es i g n   n o   Lo w   1 2 8 x 68   2 . 4  G H z , 4 .4  G H z , 6 .1  G H z , 8 .5  G H z 1 0 . 25  G H z ,  a n d   1 2 . 8 G H z       4.   CO NCL U S I O N     T h s i m u l at ed  MI MO   h e x a - b an d   b o w t i e   an t e n n u s i n g   H F S S   w as   ab l t o   o p er at at   s i x   d i f f er en t   f r e qu e n c y  ba n ds :  2. 4 G H z ,  4. 4 G H z ,  6. 1 G H z ,  8. 5 G H z ,  10 . 25  G H z  a n d 12. 8 G H z .  T h e  w i dt h  o f  t h e  l oa de m et al l i c s t r i p s  o n  t h e s u r f ace o f  M I M O  an t en n a el e m e n t s   w as  d et er m i n ed  u s i n g  P ar t i cl e S w ar m  o p t i m i zat i o n   t ech n i q u e t o  b e 1 . 6 6  m m  a n d  t h at  r es u l t ed  i n  a v er y  l o w  m u t u al  co u p l i n g  b et w ee n  ev er y  M I M O  an t en n e le m e n t a t   al l  t h e o p er at i n g   f r eq u en c y  b an d s .  T h e MI MO  a n t en n h as  an  ef f i ci e n c y   v al u e ab o v e 9 0 %  at  2 . 4   G H f r eq u e n c y  a n d   an   e f f i c i en c y   v al u ab o v 8 0 %  at   t h e   4 . 4  G H z an d  6 . 1  G H z f r eq u en c y  b an d s .   I t   w a s   s ho w n  t ha t  t he  H - p l a ne  a nd  E - p l an e  ar e s y m m et r i c  f o r   t h e 2 . 4  G H z ,  4. 4 G H z ,  6. 1 G H z ,  a n d 8. 5 G H z   f r eq u en c y  b an d s .  T h e s u r f ace cu r r en t  d i s t r i b u t i o n  f o r  each   M I M O  an t en n a el e m en t  i s  co n cen t r at ed   m o s t l y  a t   th e  c e n te r  i n  a d d itio n  to  th e  lo a d e d  m e ta ll ic  s tr ip s .       ACK NO W L E D G E M E NT S     W e   w ou l d l i k e  t o a c k n o w l e d ge  t h e  s u ppor t  of   U n iv e r s it y  o f   S h a r j a h ,  U n ite d   A r a b  E m ir a te s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.