Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   9 , No .   5 Octo ber   201 9 , pp.  42 17 ~4 225   IS S N: 20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v9 i 5 . pp 4 217 - 42 25          4217       Journ al h om e page http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Des i gn o f a comp act hex agon al stru ctured  du al band MIM antenna  u sing orth ogonal p olarizat ion for WLAN     and satel lite app lications       Az i z  D kiou ak 1 , Mohssi ne El   Ouaha bi 2 , A li Z ak ri ti 3 M ohsi ne K ha ll ad i 4 , A ic h a Mch ba l 5   1,2,3 Depa rtment   o Civi l   and   Indus tri al Sci ences a n Technol ogi es ,   Abdelmale Essaâ di   Univer sit y ,   Morocc   4,5 Facul t y   of  Sci enc es,   Abdelmal ek  Essaâ d Univ ersity ,   Morocc o       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Feb  13 , 201 9   Re vised  A pr 4 ,  201 9   Accepte d Apr  19 , 201 9       In  thi pap er,  compac du al   b a nd  m ult ipl e - inpu m ult iple - outpu (MIM O)  ant enn s y st em  for  W LAN  and  X - band  satellit applications  ( 2. 4/9. GH z   respe ctively )   is   proposed.   On  the   top  face  of   the   subs trate,  t wo  ant enna  el ements  with  a   size   of  20× 24  m m 2   are   pla ce d   side  by   side  a nd  fed   with   m at ch ing   ortho gonal   m ic ro - stri li nes.   The   t wo  ant enna  ele m ent have  orthogona po la r iz a ti on  which   c an  red u ce   th m utua coupling   bet wee n   it s   ports.   The   desig ned  ant enn s y s te m   is  fab ric ate and  m ea sured  to  val ida t the   sim ula ti on  result s.  Th impedance  bandwi dths  are   about  370  MH   (2. 19  to  2. 56  GH z)  and  630  M Hz  (9. 44  to  10. 07  GH z),   while   the   obtaine d   isola ti on   is  gr e at er   tha n   14  d at  the  oper ating  bands.  Furt her m ore ,   the  enve lop cor relati on  is  le ss   tha 0. 052  and  0. 008  at   2. and   9. GH z,  respe ctively .   He nce   th div ersity   g ai is  high er   tha 9. 98   in  th fre que n c y   bands  of  in te r est .   Ke yw or d s :   En velo pe  c orre la ti on  coe f fici ent   Dive rsity  g ai   MIM a nten na   Mutual  c ouplin g   WL AN   X - ba nd satel li t e   Copyright   ©   201 9   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Aziz   D kioua k,     Dep a rtm ent  of  Ci vil and  I ndust rial  Sciences  and Tec hnolog ie s ,   Nati on al   Scho ol of  A pp li ed   S ci ences ,   Abdelm al ek  Essaâdi  Un i ver sit y,    N ei ghbo rho od  Salam Av  Ta ha  Hou si n N° 4   M' diq Tet ouan , Morocc o .   Em a il dk iou a ka zi z@hotm a il . fr       1.   INTROD U CTION     Accor ding  to  IEEE  sta nd a r ds ,   the  X - ba nd  is  ran ge  of   f requen ci es  in  the  m ic ro wa ve  radi reg io of   the  el ect ro m agn et ic  sp ect r um . Th is  range is a ll ocated b y t he IEEE at  8.0 a nd  12.0 G Hz.   T he X - band  is  w idely   us e in  rad a app li cat io ns   su c as  ai traff ic   con t ro l,  m arit i m vessel  traff ic   con tr ol,  veh i cl sp eed  dete ct ion,   people;  and  nat ur al  e nviro nm ent.   To day MIM O /diversity   te ch niques  a re  la r ge ly   us ed   in  m ob il com m un ic at ion t i ncr ea se  the  SNR   value,   a nd  to  i m pr ov the  c ha nn el   ca pacit as  well   as  the  data  rate  in  fa ding  en vir onm ent  due  to  m ulti path.   The  util iz at ion  of   Mult iple - I nput  Mult iple - Ou t pu (MIM O)   s yst em   is  c on si der e as  key  of   W i - Fi,   GP S,   third   gen e rati on  ( 3G),   f ourt gen e rati on  ( 4G)  an the  fift h - gen e rati on  ( 5G)  wireless  c omm un ic at ion   syst e m s,   al in  c om pact  siz e.  T his  te c hnology  has  be en  a dopte to   a chieve   hi gh - s pe ed  data  rate   in   both   rece ptio an transm issi on , a nd enha nce the  quali ty  o se r vi ce (QOS ).     On im po rta nt  requirem ent  fo M IMO  a ntenn syst e m is   low  m utu al   couplin bet we en  di ff e re nt   ports  ante nn e lem ents.  Con se qu e ntly since  t he  cl os el sp ac ed  ante nn a ca caus stron m utu al   cou pling,   it   is  ver diff i cult  to  achiev high  isolat ion   in  sm al l   siz e,  wh il m ai ntainin good  isolat io bet wee anten na  el e m ents  [1 ] .   Se ver a m e tho ds  for  enh a ncin isol at ion   in  MIM anten nas  ha ve  bee repo rted  in  th e   li te ratur e.  S ome   eff ect ive   te ch niques   hav e   be en  pu t forwa r in  re fs.  [ 2 1 6 ] w hich  i nclu de DMN  (d ec oupli ng   and   m at ching   netw ork)   c ompo s ed  of   se rie s/shunt  reacti ve   el e m ents  [2 ] ei gen m od DMN  a ppr oac [ 3],   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  9 , N o.   5 Oct ober  20 19  :    4 2 1 7   -   4 2 2 5   4218   def ect e ground  str uctur e   ( DGS)  [4 - 7],  e le ct ro m agn et ic   ba nd - ga (E BG)  [8 - 11 ] ELC  Re son at or   [ 1 2 ],  neu t rali zat ion  l ine [1 3,   14 ] , and usin m et a - m at erial  stru ct ur e  [1 5 , 1 6 ].   In   this  pa per,  we  pr e sent  com pact  hex ag on al   dual - el em ent  MIM ant enn with  good  isolat ion   at   the  ope rati ng  bands T he  id entic al   two  a nten na  el em ents  are  or th ogonal ly   placed  i order  to  ac hiev e   or t hogonal  po l arizat ion ,   w hic ca re duce  the  m utu al   co upli ng  bet ween  the  tw a nten nas  a nd  in  ord er  to   reduce  the  siz of   this  str uct ur e The  pro pos e MIM a nten na  operate at   2. 4/ 9.8  G Hz,   w hic co ve rs  the  WL AN   a nd   X - band  sat el li te   a pp li cat io ns T he   MIM O   ante nna  has  sm al siz of   20× 24 ×1.6  m m 3 whereas   the  isolat io obta ined   wa hig he t han  14 dB   at   bo t fr e qu ency  ba nds.  T he  e nv el op e   co rr el at ion  co ef fici ent  in  the  lo wer  a nd  the  uppe ba nds  is  le ss  t ha 0.0 52  a nd  0.0 08 res pecti ve ly On  the   ot her  ha nd,  a   di ver sit gai of m or e than 9 . 98 is  ob ta ine d at  the tw i nter est ed ban ds .       2.   AN TE NNA   D ESIGN     The  c om pact  MIM a nten na   consi sts  of  two  he xago nal  el e m ent  anten na  syst em wi th  an  overall   siz of   24×2 m m 2 The  two  pri nte he xa gonal  a nt en na   el e m ents  are  fed   by  50Ω  i m ped ance  ort hogo nal   m ic ro - strip   fee li nes,  w hich  are  place sym m et rical l y,  and  m ou nted  on  1.6 - mm - thick  FR4  s ubstrat with  a   relat ive  pe rm i t ti vity   of   4.4  a nd   l os ta ngent  of  0.0 2.   T he  str uctu re  of   the  pro posed   MIM a nten na   with  detai le dim en sion s   is  s how in  Fig ur e   1.   Diff e re nt  f or m on  t he  gro und  plane   are   et ched  to   en ha nc th e   perform anc of   the  pro po s e MIM ante nn a The  detai le dim ensions  of   the  pro pose MIM a nten na  syst e m  are  il lustra te in  the  T able 1.           (a)   (b)     Figure  1. Ge om et ry o the   propose a nten na : (a)  t op v ie w, ( b)   bott om  v ie w       Table  1.   Dim e ns io ns   of the  prop os ed  an te nna   Para m eters   Valu e ( m m )   W   24   L   20   W f   W 1   W 2   a   D   b   L 2   L 1   h   x   h 1   h 2   x 1   x 2   3   5   1   2 .83   6   2   7   4   10   0 .5   9 .5   7 .5   1   5         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Desig n of  c omp act  hexag onal struct ur e d d ua band  MIM O an te nna  ( Azi z D ki ouak )   4219   3.   AN TE NNA   A NA L YS I S     3.1.    S - p arameters   In   this  sect io n,  we  dis play   the  eff ect   of  the   diff e ren slots   on   the  a da ptati on   an the  e f fect  of   th e   distance  be tween  t he  tw m on opoles  on  the   isolat io n,  w hile  kee ping  the   ot her   di m ension s   co nst ant.    The  sim ulate resu lt we re  a chieve by  us i ng   C om pu te Si m ulati on   Te chnolo gy  (CS T)  Mi crowa ve   Stud i So ft war e .   As  s how in  Fig ure  2 (a),  sim ulatio res ults  pro ve  that  the  tw sym m et rical  ham m er - sh a pe are   ver im po rtant   fo t he  ap peara nce  of  the  lo wer   f re qu e ncy   band  at   2.4  G Hz  an sim ult aneously   i m prov t he  adap ta ti on  at   t he  tw bands.  Fu rt her m or e,  wh e t he  thir slot  is  et che betwee tw s ymm et rical   ham m er - sh a ped slots,  we n otice  a  good  enhancem ent  on im ped ance  m at ching  at t he  low e r ba nd.   On  the  oth e hand,  Fig ure  2 ( b)  il lustrate s   the  sim ulated   |S 21 ve rs us  fr e quency  wi th  di ff e ren t     values  of  D I this  fig ure,  we   obser ve  that  t he  isolat io in creases  wh e t he  distance  gro ws  f r om   4 m m   to  the   desire value  6m m wh ic m e ans  that  an  acc eptable  m utu al   coupling  betw een  the  two  a ntenn a is   ob ta in ed  at   the  ope rati ng  ba nds.   Finall y,  base on  the   c om par ison  re s ults  of  t he  hexagonal  a nten na Fig ure  s ho ws  t he   si m ulate res ults of the M IM a nten na wit h o pti m al  d i m ension s   sho wn   in  Tab le   1.           (a)   (b)     Figure  2.   Sim ulate S - par am et ers  of t he   propose a nten na: (a |S 11 | an d (b)  |S 21 |           Figure  3. Sim ulate par am et ers  of t he pr opos e a nten na       Accor ding  to  Figure  3,   the  r eflect ion   c oeff ic ie nt  S 11   is   adap te to  th desire f requen cy   bands     (2.4   GH -   9.8  GH z ),   with  45  dB  in  the  l ow e ba nd  an 33   dB  in  the  uppe ba nd.  T he  im ped a nce  band widths   are  a bout  450  MHz  ( 2.1 G Hz  -   2.62  G Hz a nd  57 M H ( 9.50  G Hz     10.07  G Hz).  T he  m axi m u m   i so la ti on  is  alm os 14  dB  at   the   tw operati ng  ba nds  wh ic i nd i cat es  go od  perform ance  of  the   stu died  MIM a nten na.  Ba sed   on  t he  op ti m al  val ues  t hat  il lustrate in   Ta bl 1,  Fig ure 3  s hows   the sim ul at ed  s - pa ram eter s o f   the pr opos e d M IMO  a nten na .   Fr e q u e n c y  (GH z ) 2 4 6 8 10  S -p arame ter s (d B) - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 Wit a ll slo t s Wit H um m e r - sl o t Wit hout  slo t s Fr e q u e n c y  (GHz ) 2 4 6 8 10 |S 21 |  (d B) - 3 5 - 3 0 - 2 5 - 2 0 - 1 5 - 1 0 D=6  mm D=5  mm D=4  mm Fr e q u e n c y  (GH z ) 2 4 6 8 10 S -Parame ter s (d B) - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 |S 11  |  S im ulate d |S 21  |  S im ulate d Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  9 , N o.   5 Oct ober  20 19  :    4 2 1 7   -   4 2 2 5   4220   3.2.    Surface c urre nt  dis tribu tio ns   As  we  ca see  from   F igu re  4,  the  s urface  c urre nt  is  co nce nt rated  ar ound  port  1,   w hi ch  m eans  th at a   good isolat ion   betwee ante nna ele m ents is  m ai ntained.  Note t hat, the  ef f ect  is the sa m from  p or t 2  to  port 1 Figure  dep i ct the  su rf ac cur re nt  dist rib ution at   2.4  an 9.8  G Hz  w hen   tw ports  are  ex ci te si m ultaneou sly .         (a)         (b)     Figure  4. The  s urface c urren t   distrib utions  of the tw o p or ts  at : (a) 2. 4 GH z  and  (b) 9. 8 G Hz       3. 3   Envelo pe c orr el at io n c oeffici ent and   diver sity g ain   The  en velo pe  correla ti on   co e ff ic ie nt  ( or   co r relat ion   bet we en  the  en velo pe of   the  sig na ls)  [1 7 ]   i s   us e to  m easur the  c orrelat ion   betwee th two - ante nn el e m ents.  This   correla ti on   c oe ff ic ie nt  s houl be  a   sm a ll   value,   in  orde to  in di cat hig di ver sit betwe en   the  tw MIM ante nna  el e m ents.  The   ECC   betwee the  i th   and j th   ante nn a   el e m ents u sin g far - fiel patte r ns  ca n be e xpr essed  a s:     d P G P G X d P G P G X d P E E P E E X j i E C C j j PR i i PR j i j i PR . , 2 * *   (1)     Wh e re,  PR X   denotes  cro ss - pola ri zat ion   powe r at io  of   the  pro pag at io en vir on m ent.  G   and G ar e   the  powe patte rn of    an   po la rizat ion s resp ect ively P   and P de no te   th e   angular  de ns it functi ons  of th e θ a nd ϕ p olar iz at ion s, res pe ct ively   i E   and   j E   are  the  el ect ric  fiel pa tt ern of  the  it and   j th  a nt enn el em ents  in  the    po la rizat ion ,   r especti vely i E and j E   are  t he  el ect ric  fiel pa tt ern of   t he  it an j t a nt enn a   e lem ents  in  th   po la rizat io n,  res pecti vely .   I the   case  of  un if orm   m ul ti path  e nv ir on m ent,  1 PR X and  4 1 P P The  en velo pe   cor relat io coeffic ie nt  ECC   fo tw ant enn a can  be  appr ox im at ed    as foll ow :     d G G d G G d E E E E E C C 2 2 1 1 2 2 * 1 2 * 1 .     (2)     Wh e re,  E 1   a nd  E 2   are t he  f ar - f ie ld r a diati on   pa tt ern s, ge ner at ed fr om  p or ts  1 an d 2 respecti vely   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Desig n of  c omp act  hexag onal struct ur e d d ua band  MIM O an te nna  ( Azi z D ki ouak )   4221   Figure  repre sents  the  sim ulate env el op e   correla ti on   c oe ff ic ie nt  of  the   propose MI MO  anten na   from   far - fiel patte rn s As  obser ve f r om   t his  fi gure,  t he  ECC   is  ver l ow  at   the   operat ed  f re qu e ncy  ba nds,  wh ic are  a bout  0.0 52   at   2.4   GH a nd  0.0 08  at   9.8  G H z.  As  can  s ee  fro m   the  F igu re  5,  the  seve re  c ouplin betwee the  a nten na  el em ents  at   the  lowe r   band  ca us es  a en vel op c or re la ti on   of   a r ound  0.052,  w hi ch  is  m uch   lower   t ha the  ru le   of   thu m thres ho ld  of  0.5 the  sam thing   for   the  co rr el at io of  the  uppe r   band   wh ic is  ne glig ibly  sm a ll .           Figure  5. The  e nv el op e  correl at ion  c urve       The  di ver sit ga in  is  then  obta ined  as  ra ti of   the  SN of  the  com bin ed  sign al   relat ive  to  that  of   ref e ren ce  sig na at   a   giv en  pro ba bili ty   le vel.   The  relat ion   betwee div e rs it gain  and   correla ti on   coe f fici ent   can  be give n b y t he  f ollo wing  appr oxim a te  ex pressi on [1 8 ].     DG = 10 1 | ρ | 2     (3)     Wh e re    is  the  com plex  cro s c orrelat ion   c oeffici ent,  an | | 2  A show in  F i gure 6 th val ue   of   th pr ese nted  MI MO  anten na  di ver sit gain  is  arou nd   10  dB  acro s the  bo t op erati ng  f requen cy   ba nds.  F igure  il lustrate s the  DG of th design e M IMO a nten na .           Figure  6. Di ve r sit gain  of  t he  prop os ed  MI MO       4.   FABRI C ATI ON   A ND   ME ASURE D   RE SU LT S   4 . 1.     S - p arameters   In  orde t va li date  the  si m ula te res ults,  we  hav e   fa br ic at ed   an te ste the   propose MI M O   anten na.   T he  f abr ic at io pro cess  is  carried   ou at   Abdel Ma le Essaâd Un ive rsity   Laborato ries.  It  is  done  Fr e q u e n c y  (GHz ) 2 4 6 8 10 ECC 0 , 0 0 0 , 0 2 0 , 0 4 0 , 0 6 0 , 0 8 0 , 1 0 0 , 1 2 Fr e q u e n c y  (GHz ) 2 4 6 8 10 Diver sity  Gai n  (d B) 9 , 9 4 9 , 9 5 9 , 9 6 9 , 9 7 9 , 9 8 9 , 9 9 1 0 , 0 0 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  9 , N o.   5 Oct ober  20 19  :    4 2 1 7   -   4 2 2 5   4222   us in pr inte ci rcu it   boar ( PCB m i ll ing   m achine:  The  L PK Protom at   E33.  Fig ur sh ows  phot ogra ph  of   the  fabrica te ante nn a The  sim ulate a nd   m easur e S - pa ram et ers  of   the  pro po se MIM a ntenn a r e   com par ed  i F igure  an li ste in  Table  2.   T he  m easure re su lt were  obta ined   by   us in a   Ro hde  an Schwarz  ZV B   20 v ect or n et w ork  a naly zer.            (a)   (b)     Figure  7. P ho t ogra ph of the  fa br ic at ed  an te nna:  ( a fron vi ew,   ( b)   bac k view       It  is  ob se rved  that  the  retu rn  and   i ns erti on  loss  cu rv e of  an  overall   tre nd  bet ween   sim ulate an m easur ed  res ul ts  are  alm os t   well   m at ched   excep that  the  m easur ed  |S 11 sh ifts  litt le   hig her   tha t he   si m ulate on e This  is  due  to  t he  fa br ic at e im per fecti on s,  t he  loss  of   t he  f eedin cable  use in  m easur e m ent,  and   c onnecto rs Since  the  two  antenn el em e nts  are  sym m etr ic al ly   plac ed,   on ly   |S 11 and   |S 21 are  rep rese nted .   The  m easur ed  resu lt f or   |S 11 <10   of   the  t w f reque nc ba nd a re  ab out  460  M Hz  ( 2.31 - 2.77   GH z re s on at e at   2. GHz,  an 53 MHz  ( 9.63_ 10.20  GH z res on at e at   9.8GHz,  w hich   correspo nd   t WL AN   a nd   s at el li te   app li ca ti ons.   Me anwhil e,  th m easur ed  is olati on   is  bette tha 27   dB   an 17  dB  in   bo t lo we a nd   uppe r   bands  r es pecti vely , which  in dicat es the  pro po s ed  MIMO  a nten na goo d pe rfor m ance.           Figure  8. Sim ulate an m easur e d S - par am eter of the  pro pose MIM a nt enn a       Table  2.  Mea s ur e a nd sim ul at ed  im ped anc e b a ndwidt hs   of the  prop os e d du al - ba nd MI MO an te nna     Lower ban d   Up p er  b an d   F L   (GH z)   BW  (GHz )   F U   (G Hz)   BW  (GHz )   Measu red   2 .46   2 .31   -   2 .77   1 0 .03   9 .63 _ 1 0 .20   Si m u lated   2 .4   2 .17     2 .62   9 .8   9 .50     1 0 .07       4. 2.     Radiat i on pat terns     The  m easur e an t he  sim ulate rad ia ti on  patte rns  of  the  pr op os ed   MIM antenn at   th e   fr e qu e ncies  of   2. G Hz  an 9.8  GHz  in  the  E - Plane  an H - Plane  wh e port  one  is  excit ed  an othe port   te rm inate wit 50 - Ω  l oad  are  pr ese nted   in   Fig ures  9.   As  s how in   F igure  9,   t her e   is  go od   a gr ee m ent  Fr e q u e n c y  (GH z ) 2 4 6 8 10 S -p arame ter s (d B) - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 |S 11 |  S im ulate d |S 21 |  S im ulate d |S 11 |  Me a sur e d |S 21 |  Me a sur e d Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Desig n of  c omp act  hexag onal struct ur e d d ua band  MIM O an te nna  ( Azi z D ki ouak )   4223   betwee the   si m ula te an m easur e gain   pa tt ern at   bo t fr e quency  ba nds.  H ow e ve r,   t he  sli ght  diff e r ence  betwee t he  m easur e an si m ula te ra diati on  patte r ns  co m es  pr i ncipall from   the  m e asur em ent  se tu s uc as  ang le   cal ibr at ion   w hich  ca us es  the  de viati on   bet ween   m easur e an sim ula te ph in   x - plane,   a nd  the   m easur em ent  is  not  car ried   out  in  a anec ho ic   cham ber Fi gure 9   s how t he  sim ulate and  m easur ed   ra diati on  patte rn s  of t he prese nted  MI MO an te nna at  2 . a nd  9.8 G Hz.           (a)     (b)         (c)   (d)     Figure  9. Sim ulate an m easur e d radiat io n patt ern s  of t he M IMO  a nten na  at fr e quen ci es:  ( a)  E - plane   at  2 . 4 GH z , (b )  H - pla ne  at   2.4  GHz,  (c) E - pl ane at  9.8 GHz , (d) H - pla ne  at  9 . 8 G Hz       5.   PERFO R MANC COMP A RA I SO N   In   t his  sect io n,  we  c om par e   so m par am e te rs  of  the  pr opos e MIM ante nna  by   so m oth er  repor te MIM anten na Th com par ison   has  bee do ne   in  te r m of   the  ba ndwi dth ,   env el op c orr el at ion   coeffic ie nt,  siz and   isolat io n.  Table  re pr es ents  the  P er for m ance  com par ison betwee the  pro po se MIM O   anten na  a nd   ot her   repo rted  a nten nas.   Af te r   the  com par is on,  we  c an  sa that  the  pres ented  a nten na  with  com pact siz e and an acc epta bl e isolat ion  is  s uitable  for M I MO syst em  ap plica ti on s.       Table  3.   Per for m ance co m par isons  of  t he pr opose d an d rep ort ed  M IMO  a nt enn a s   - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 Sim ula t ed Mea sure d - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 Sim ula t ed Mea sure d - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 Sim ula t ed Mea sure d - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 - 40 - 35 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 Sim ula t ed Mea sure d Re f.   Size  ( m m 3)   Ba ndwidt ( G Hz)   Iso la ti on  (d B )   Perm itti vity   r   ECC   Sub.   Ar ti cl e   24 ×  20 ×  1.6   2.35  -   3.0 5 &  5.1 -   5.51   15   4.4   0.052   FR4   [2]   36 × 30. 16 × 1.5   2.3 - 2.7 &  3.31 to  3.9   20   4.3   0.001 2   FR4   [3]   34 ×  36 ×  1.5   2.136 t o 2.55  & 3.3 t o 3.8 59   16.8   4.3   0.003 4   FR4   [19]   43 ×  38 ×  1.6   2.35 3.05 &  5.12 5.51   12   4.4   0.001   FR4   [20]   1.6 × 5 ×  77. 5   2.40 - 2.48 &  5.15 - 5.82   15   4.4   0.2   FR4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  9 , N o.   5 Oct ober  20 19  :    4 2 1 7   -   4 2 2 5   4224   6.   CONCL US I O   In   t his  arti cl e,  com pact  du a band   M IMO  anten na  for  W LAN  an X - ba nd  sat el li te   app li cat ion i s   pr ese nted T he   prot otype  a nte nn a   is  fabrica te a nd  m easure d.   From   the  m easur em ent  resu lt s,  we  s ho that   low  m utu al   cou plin of  le ss  than  27  dB  at   2. GH an 17   dB  at   9.8   GH was  ac hi eved T he  en velo pe   correl at ion   c oe ff ic ie nt  is  le ss  than  0.0 52  an div e rsity   ga in  m or than   9.98   dB  we re   ob ta ine d,   wh i ch  is  prom isi ng   f or  good  a nten na  div e rsity I a dd it io t he  MI MO  a nten na  is   cha racteri zed   by  sim ple  str uctu re,   low  co st  FR - su bst rate  an com pact  siz e   of   24× 20  m m 2 co m par ed  with  the  re ported  anten nas.   T hus the  pro po se M IMO  a nten na  is  ve ry ade quat e f or  W L A a nd  X - ba nd satel li t e ap plica ti on s.       ACKN OWLE DGE MENTS     The  a uthors w ou l li ke  to  tha nk   Profe ssor  N aim a A m ar Touh am i of   Abde l m al ek  Essaâdi   Un i ver sit y,  for his  patie nt  discuss i on  on this  pap e r.       REFERE NCE S     [1]   A.  Ozde m ir  M.   and  E.  Arvas,   " D y namics   of  spati al  cor r elation  a nd  implicat ions  on  MIM s y stems , "   I EEE   Comm unic ati ons Magazine ,   v ol .   42,   no .   6 ,   Jun   20 04 .   [2]   W ebe r   J.,   C.   Vol m er  K.  Bla u,   R .   Stepha and  M.  A.  Hein,   " Mini aturiz ed  ant enn a rra y using  d ec o upli ng  net works   with  re al ist ic e l e m ent s,"  IEEE  Tr ans.  Mic row .   Th eory   Tech . v ol .   54,   n o .   6 ,   pp .   27 33 - 2740,   Jun 20 06.   [3]   S. - L.  Zuo,  Y. - Z .   Yin,   Z. - Y .   Zh a ng,   W . - J.   W u,   J. - J.  Xie ,   " E ige nm ode  de coupl ing   f or  MIM loo p - a nte nna   base d   on   180°  coupler , "   P rogr ess In  El e ct r omagneti cs  Re se arch  Letters ,   20 11.     [4]   L .   H .   W eng,  Y.   C.   Guo ,   X.   W .   Shi   and   X.  Q .   Chen,   " An  ov er vi ew  on  d efect e ground  Struc t ure , "   Progress   In  El e ct rom agnet i c s R ese arch   B ,   20 08 .   [5]   Y.  Yu ,   M.  Yu an  and  L .   W u,   " A Com pac Printe d   Monopole  Arra y   W it h   Defe ct ed   Ground  Struct ur To  R educe  T h e   Mutual   Cou p li n g , "   J .   El e ct rom agn.   Wav es  App l. ,   2011 .   [6]   A.  S.  Bhadou ria   and  M.   Kum ar,   " Microstri p   X - band  Antenn with  impro veme nt  in  Pe rform anc Us ing  DG S , "   El e ct rica and   E le c tronic   Engi n e ering ,   2014 .   [7]   S.  Kam al   and  A .   Chaudha ri ,   " Printe Mea nd er  Li ne  MIM An te nna  Int egr ated   with  Air  Gap,   DG and  RIS:  Low  Mutual Co upli ng  Design   fo LTE  Appl ic a tions , "   Progress   In  Elec tromagnet ic s R ese arch  C ,   2017 .   [8]   N.  Jagla n,   S.  D.   Gupta ,   B.   K.  Kana uj ia ,   S.  Sriva stava   and  E .   Th akur ,   " Tri p le   Ba nd  Notche DG - CEBG  Struct ure   Based  UW MIM O/Diver sit y   A nte nna , "   Progres s In  Elec tromagnetics R ese ar ch C ,   2018 .   [9]     N.  Kum ar  and  U.  K.  Komm uri,   MIM Antenna   Mutual   Coupl i ng  Reduc ti on  fo W LAN  U sing  Spiro  Mea nder   Li ne   UC - EBG , "   Progress   In  Elec tromagneti cs  Res earc C ,   2018 .   [10]   Daba s   T.,  Gang war  D.,  Kana uj i B.   K.  and  Gau ta m   A.  K,   " Mutual   coupl ing   red uct ion  b et we en  el ements  of   UW B   MIM ant enna   using  sm al siz e   uniplanar   EBG   exhi b it ing   m ultiple   stop   b ands , "   AE -   Inte rna ti onal  Journal  o f   El e ct ronics  and   Comm unic ati ons ,   2018 .   [11]   X.  Zha ng,   X.  Z hong,   B.   Li,  an Y.  Yu,  " D ual - Polar iz ed  M IMO   Antenna   with  E BG  for  5. 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In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       Desig n of  c omp act  hexag onal struct ur e d d ua band  MIM O an te nna  ( Azi z D ki ouak )   4225   BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS        A z i z   Dk io uak   was  born   in  De ce m ber   1985 ,   in   Tay j oute  town ,   30  Km   from   Chefc haou en ,   Morroco.   He  re ce iv ed  the   Mas te r ' degr e in  El e ct roni cs  and   Te lecom m unic at ions  at   th Facul t y   of  Science s,   Abdelmal ek  Essaâ di  Uni ver sit y ,   T et ou an ,   Morocc in  2 010.   He  is   cur ren t l y   workin on  a   Ph.D.   de gre and  His  r es ea rch   foc uses  on   the  design   and   r ea l iz a ti on   of  MIM O a nte nnas   with low mutual c oupl ing  for   wir el ess a pp li c ation s .         Mohss ine  El  O u ahab was  bor in  1987  M’di q,   Morocc o.   He   rec ei v ed  Master   degr e in  Te l ec om m unic ation  s y stems   en gine er ing  from   Abdelmale Essaâ di  Univer sit y ,   T et uan Morocc o,   in   20 13.   He  is  cur r e ntly   working  to ward  on  PhD   degr ee  in  m ic r owave   ci r cuits  using t he   m et am at er ia l   struc ture  at   the sam Univ ersity .           Alia  Z a kriti   rec e ive PhD   d egr ee   in  E le c tr ic a Engi ne eri n in  2001  fro m   Univer sit y   Abdelmale Ess di  (UA E) ,   Morocc o.   During  2 004 - 2010,   she  was  profe ss or  at  Caddi   A y ad   Univer sit y ,   Mor occ o.   Since   201 0,   she  jo ine the  Nati ona Schoo of  Appli ed  Sci enc es,   UA E,  as  Profess or  of   El ectrical   Eng in ee ring .   She  direc te Rese arc Unit  Advanc ed   Scie nce   and   Te chno log y ”  du ring  seve r al  y e ars  and  sh wa al so  a   he ad  of  depa r tment  o f   Civi l   an d   Industria Sci en ce and  Te chn ologi es.   Her  re sea rch   intere sts   foc us  m ai nl y   on  print ed  m ic rowave   ci r cu it s a nd  embedde s y stems .   She  has  aut hore and  co - aut hor ed  seve ral   pap ers  in   int ern at ion al   ref ere ed  journ al a nd  conf ere n ce in  the   field  of  m ic rowave   comm unic at ions   Te chno log y .         Mohsine  Khall adi   was  born  in  Ta ngi er,   Moroc c o.   He  re ce iv ed  t he  Li c enc en  ph y sique ”  in   1988  from   the   Univer sit y   of  A bdel m al ek   Essa âdi ,   Tetua n ,   Morocc and  Ph.  D.  degr e in   ph y sics  from   the   Univer sit y   of  Grana da ,   Spa in,  in  1994.   In  Se pte m ber   1996,   he  joi ned  the  Facul t y   of   Science of  Abde lmale Essaâ di   Univer sit y   as  an  associa t profe s sor  and  was   prom ote to  th ran of   full  Profess or  in  Septe m ber   2000.   He  is  cur r ent l the   h ea of   El e ct roni cs  and  Microwa ves  Gro up  ‘EMG ’  and  t he  responsibl o the   Telec om m unic a ti on  and  Inform at ion  s y st ems   la bora tor y   La SIT’.   His  m ai fie lds  of  int er est  concern  m ainl y   the   ti m e - dom ai num eri c al   solu ti on  of   sca tt eri ng   and   rad iation el e ct rom agn et i probl ems .         Aicha  Mc hb al   is  phd   student,he do ct or al   r es ea rch   inv et ig at e the   enha n ce m ent   of   m imo  ant enn per form anc es, she  ho lds  m aste r ' degr e in  t el e comm un ic a ti on  s y st ems   engi nne eri ng   from   the   abd elm al ek  Essaâ d u nive rsit y   of   teto uan, m orroc o. she   aut hore d   the  ar ti cle  m utua l   coupl in r educti on  using  prot r uded  ground  bra nch  struct ur in   compac UW owl -   shape m imo a nte nna     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.