JP2013532436A - Ultra-thin microstrip antenna using metamaterial - Google Patents

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Abstract

アンテナ構造および無線通信用のアンテナ構造の製造方法を開示する。アンテナの放射エレメントは、物理サイズを低減しリターンロスやゲインなどのアンテナ性能特性を向上すべく自己相似的な構造的特徴を呈する。アンテナのエネルギーロスをさらに低減するとともにゲインをさらに向上するために、アンテナの放射エレメントと同じ平面および誘電体基板の同じ表面にメタマテリアル共振体が配置されている。放射エレメントと同じ平面および誘電体基板の同じ表面にメタマテリアル共振体を配置することでアンテナ構造の全体的な厚みが最小化される。
【選択図】図6
An antenna structure and a method for manufacturing an antenna structure for wireless communication are disclosed. The antenna radiating elements exhibit self-similar structural features to reduce physical size and improve antenna performance characteristics such as return loss and gain. In order to further reduce the energy loss of the antenna and further improve the gain, a metamaterial resonator is disposed on the same plane as the radiating element of the antenna and on the same surface of the dielectric substrate. Placing the metamaterial resonator on the same plane as the radiating element and on the same surface of the dielectric substrate minimizes the overall thickness of the antenna structure.
[Selection] Figure 6

Description

本開示は、概して、フラクタルエレメントおよびメタマテリアルを備えたアンテナデザインに関する。特に、本開示の局面は、自己相似の構造的特徴を呈する放射エレメントおよび当該放射エレメントの周辺に配置されたいくつかのメタマテリアル共振体を備えたアンテナデザインであって、当該放射エレメントおよび当該いくつかのメタマテリアル共振体が平面誘電体基板に対して共通の平面を共有するアンテナデザインに関する。   The present disclosure relates generally to antenna designs with fractal elements and metamaterials. In particular, an aspect of the present disclosure is an antenna design comprising a radiating element exhibiting self-similar structural features and several metamaterial resonators disposed around the radiating element, the radiating element and the number The present invention relates to an antenna design in which such metamaterial resonators share a common plane with respect to a planar dielectric substrate.

今日の技術的進歩により無線通信に対する要求が増しつつある。無線通信によって導体や電線なしでさまざまな距離で情報が伝送されるが、この情報伝送は電磁エネルギーを用いて実現される。アンテナは、無線通信ネットワークにおいて無線通信を容易にするのに必要不可欠な構成要素である。アンテナは、携帯電話機、携帯情報端末、ポータブルテレビ機器などの多くの無線機器に接続される。   Today's technological advances are increasing the demand for wireless communication. Information is transmitted at various distances without a conductor or electric wire by wireless communication, and this information transmission is realized using electromagnetic energy. An antenna is an indispensable component for facilitating wireless communication in a wireless communication network. The antenna is connected to many wireless devices such as a mobile phone, a personal digital assistant, and a portable television device.

アンテナは、無線通信分野の電磁信号を放射および/または受信するのに用いられる。本来、アンテナは、電磁スペクトルの無線周波数の電磁波を電流に変換する変換器である。そこで、アンテナをデザインする際に、アンテナゲイン、指向性、効率などのパラメータが考慮される。アンテナは、単一周波数帯または多重周波数帯で動作可能である。前者は一般にシングルバンドアンテナとして知られており、後者はマルチバンドアンテナとよく呼ばれる。今日、マルチバンドアンテナはシングルバンドアンテナと比較してより広く用いられるが、そのサイズおよび複雑な回路のため高コスト化しつつある。近年、通信機器およびその他の個人電子機器の小型化のトレンドと相俟ってアンテナの小型化のニーズも高まりつつある。   The antenna is used to radiate and / or receive electromagnetic signals in the wireless communication field. An antenna is essentially a converter that converts radio frequency electromagnetic waves in the electromagnetic spectrum into current. Therefore, parameters such as antenna gain, directivity, and efficiency are considered when designing the antenna. The antenna can operate in a single frequency band or multiple frequency bands. The former is generally known as a single band antenna, and the latter is often called a multiband antenna. Today, multi-band antennas are more widely used than single-band antennas, but are increasing in cost due to their size and complex circuitry. In recent years, coupled with the trend of miniaturization of communication devices and other personal electronic devices, the need for miniaturization of antennas is also increasing.

マイクロストリップパッチアンテナ、または単にパッチアンテナは、アンテナ素子パターンを絶縁誘電体基板に接合された金属パッチにエッチングして製造されたナローバンド、ワイドビームのアンテナである。誘電体基板の反対側に接合された連続メタル層は接地層を形成している。パッチアンテナの利用は、軽量、低プロファイル、低製造コスト、適合性、再現性、信頼性などの際だった物理特性を主たる要因として、ますます注目を浴びつつある。また、パッチアンテナは製造が容易で、半導体素子および無線技術機器との一体化が容易である。パッチアンテナは、四角形、三角形、円形、楕円形などのさまざまな形状で利用することができる。   A microstrip patch antenna, or simply a patch antenna, is a narrowband, wide beam antenna manufactured by etching an antenna element pattern into a metal patch bonded to an insulating dielectric substrate. The continuous metal layer bonded to the opposite side of the dielectric substrate forms a ground layer. The use of patch antennas is gaining more and more attention, mainly due to outstanding physical properties such as light weight, low profile, low manufacturing cost, suitability, repeatability, and reliability. Also, the patch antenna is easy to manufacture and can be easily integrated with semiconductor elements and wireless technology equipment. The patch antenna can be used in various shapes such as a rectangle, a triangle, a circle, and an ellipse.

近年、パッチアンテナの欠点が表面化しつつある。マイクロ波帯域にデザインされた従来のパッチアンテナのサイズは概して大きく、それゆえそのようなアンテナを送受信機および中継器システムに取り付けると悪影響がある。また、そのようなアンテナは、狭帯域幅、低ゲイン、および弱い放射パターンの観点から限界がある。アンテナサイズを全体的に小さくするとゲインが低減し、また、表面派励振を引き起こしかねない基板特性によってもゲイン低減が起こり得る。それゆえ、最近の研究努力がマイクロストリップアンテナのデザインに向けられ、放射特性の向上およびそれと同時に小型化が進展しつつある。   In recent years, the shortcomings of patch antennas have surfaced. Conventional patch antennas designed in the microwave band are generally large in size and therefore have the detrimental effect of attaching such antennas to transceiver and repeater systems. Such antennas are also limited in terms of narrow bandwidth, low gain, and weak radiation patterns. If the antenna size is reduced as a whole, gain is reduced, and gain reduction can also occur due to substrate characteristics that can cause surface excitation. Therefore, recent research efforts are directed to the design of microstrip antennas, and radiation characteristics are being improved and simultaneously miniaturized.

一般に、アンテナの面積と波長の間には、アンテナサイズがλ/4(λは動作波長である)よりも小さければ放射耐性、ゲイン、および帯域幅が減少するためアンテナが有効でなくなるといった重要な関係があり、それゆえアンテナサイズは大きくしなければならない。サイズおよび放射特性の問題を回避するために用いられる一つの有効な手段は、フラクタル放射パッチまたはフラクタルパッチアンテナを利用することである。フラクタルパッチアンテナとは、フラクタルまたは自己相似デザインを利用して、一定の全表面積または体積内で電磁信号を送受信可能な材料の長さを最大化または外周を増大させるアンテナである。このように、フラクタルパッチアンテナは、長大アンテナに匹敵する放射パターンおよび入力インピーダンスを達成することができ、さらにその形状における多くの曲線によりサイズ制約を克服することができる。自己相似デザインは、マイクロストリップから出発して反復を繰り返すことで生成される。しかし、これらフラクタルパッチアンテナには磁気/電気の不均衡から生じるエネルギーロスに起因して一つの欠点が生じている。   In general, between antenna area and wavelength, if the antenna size is smaller than λ / 4 (where λ is the operating wavelength), the radiation resistance, gain, and bandwidth are reduced, making the antenna ineffective. There is a relationship and therefore the antenna size must be increased. One effective means used to avoid size and radiation characteristics problems is to utilize fractal radiating patches or fractal patch antennas. A fractal patch antenna is an antenna that utilizes a fractal or self-similar design to maximize the length or increase the perimeter of a material that can transmit and receive electromagnetic signals within a certain total surface area or volume. Thus, a fractal patch antenna can achieve a radiation pattern and input impedance comparable to a long antenna, and can overcome size constraints with many curves in its shape. A self-similar design is generated by starting from a microstrip and repeating iteratively. However, these fractal patch antennas have one drawback due to energy loss resulting from magnetic / electrical imbalance.

図1は、分割リング共振器を有するアンテナ基板を示す。磁気/電気の不均衡によるエネルギーロスを低下させる問題を回避するために、分割リング共振器の形で磁気共鳴体がアンテナ基板の周辺に配置されていた。分割リング共振器はアンテナパッチに垂直に配置された。この配置は(ほとんどの場合または典型的に)電界および磁界の方向に従ってデザインされる。そのようなデザインの欠点の一つは、分割リング共振器のためアンテナ基板の厚みが増すということである。   FIG. 1 shows an antenna substrate having a split ring resonator. In order to avoid the problem of lowering energy loss due to magnetic / electrical imbalance, a magnetic resonator is arranged around the antenna substrate in the form of a split ring resonator. The split ring resonator was placed perpendicular to the antenna patch. This arrangement is (mostly or typically) designed according to the direction of the electric and magnetic fields. One disadvantage of such a design is that the antenna substrate thickness is increased due to the split ring resonator.

本開示の一局面に従うと、一または複数の周波数帯域の電磁信号を送受信するためのアンテナが開示される。当該アンテナは、第1の側、前記第1の側に対向する第2の側、前記第1の側と前記第2の側との間に延びる第3の側および第4の側を有する誘電体基板を備えている。また、当該アンテナは、前記誘電体基板の表面に配置された少なくとも一つの放射エレメントを備えている。前記少なくとも一つの放射エレメントは、いくつかの自己相似の構造的特徴を有する。前記少なくとも一つの放射エレメントが、いくつかのボイドを有していてもよい。前記少なくとも一つの放射エレメントの前記いくつかのボイドが、前記少なくとも一つの放射エレメント上に対称的に配置されていてもよい。前記少なくとも一つの放射エレメントには少なくとも一つのフィードラインが接続されている。前記少なくとも一つのフィードラインは、前記少なくとも一つの放射エレメントと前記第1の側との間に延びている。   According to one aspect of the present disclosure, an antenna for transmitting and receiving electromagnetic signals in one or more frequency bands is disclosed. The antenna has a first side, a second side opposite to the first side, a third side and a fourth side extending between the first side and the second side. A body substrate is provided. The antenna includes at least one radiating element disposed on the surface of the dielectric substrate. The at least one radiating element has several self-similar structural features. The at least one radiating element may have several voids. The several voids of the at least one radiating element may be arranged symmetrically on the at least one radiating element. At least one feed line is connected to the at least one radiating element. The at least one feed line extends between the at least one radiating element and the first side.

さらに、少なくとも一つのメタマテリアル共振体が、前記少なくとも一つの放射エレメントと同じ平面および前記誘電体基板の同じ表面に配置されている。前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体は、前記少なくとも一つの放射エレメントの周辺に配置されている。前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置が、前記誘電体基板の前記第1の側、前記第2の側、前記第3の側、および前記第4の側の少なくとも一つにあってもよい。例えば、ある実施形態では、前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置が、前記誘電体基板の前記第3の側および前記第4の側の少なくとも一つにあり得る。ある実施形態では、前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体が、隣接するものどうしが垂直に配置または積層された複数のメタマテリアル共振体を有し得る。   Further, at least one metamaterial resonator is disposed on the same plane as the at least one radiating element and on the same surface of the dielectric substrate. The at least one metamaterial resonator is disposed around the at least one radiating element. Several positions for disposing the at least one metamaterial resonator are at least on the first side, the second side, the third side, and the fourth side of the dielectric substrate. There may be one. For example, in some embodiments, there may be several locations for placing the at least one metamaterial resonator on at least one of the third side and the fourth side of the dielectric substrate. In one embodiment, the at least one metamaterial resonator may include a plurality of metamaterial resonators in which adjacent ones are vertically arranged or stacked.

本開示の別の局面に従うと、一または複数の周波数帯域の電磁信号を送受信するためのアンテナの製造方法が開示される。当該アンテナは、第1の側、前記第1の側に対向する第2の側、前記第1の側と前記第2の側との間に延びる第3の側および第4の側を有する誘電体基板を備えている。また、当該アンテナは、前記誘電体基板の表面に配置された少なくとも一つの放射エレメントを備えている。前記少なくとも一つの放射エレメントは、いくつかの自己相似の構造的特徴を有する。前記少なくとも一つの放射エレメントには少なくとも一つのフィードラインが接続されている。前記少なくとも一つのフィードラインは、前記少なくとも一つの放射エレメントと前記第1の側との間に延びている。さらに、少なくとも一つのメタマテリアル共振体が前記少なくとも一つの放射エレメントと同じ平面および前記誘電体基板の同じ表面に配置されている。前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体は、前記少なくとも一つの放射エレメントの周辺に配置されている。当該方法は、所望の周波数で動作するように前記少なくとも一つの放射エレメントを拡大縮小するステップと、前記少なくとも一つの放射エレメントの形状および幾何学的配置に依存する、前記少なくとも一つの放射エレメントの電界および磁界の方向を決定するステップと、前記誘電体基板上に前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置を決定するステップとを備えている。   According to another aspect of the present disclosure, a method for manufacturing an antenna for transmitting and receiving electromagnetic signals in one or more frequency bands is disclosed. The antenna has a first side, a second side opposite to the first side, a third side and a fourth side extending between the first side and the second side. A body substrate is provided. The antenna includes at least one radiating element disposed on the surface of the dielectric substrate. The at least one radiating element has several self-similar structural features. At least one feed line is connected to the at least one radiating element. The at least one feed line extends between the at least one radiating element and the first side. Further, at least one metamaterial resonator is disposed on the same plane as the at least one radiating element and on the same surface of the dielectric substrate. The at least one metamaterial resonator is disposed around the at least one radiating element. The method includes scaling the at least one radiating element to operate at a desired frequency and an electric field of the at least one radiating element depending on the shape and geometry of the at least one radiating element. And determining the direction of the magnetic field and determining several positions for disposing the at least one metamaterial resonator on the dielectric substrate.

前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置が、前記誘電体基板の前記第1の側、前記第2の側、前記第3の側、および前記第4の側の少なくとも一つにあってもよい。例えば、ある実施形態では、前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置が、前記誘電体基板の前記第3の側および前記第4の側の少なくとも一つにあり得る。   Several positions for disposing the at least one metamaterial resonator are at least on the first side, the second side, the third side, and the fourth side of the dielectric substrate. There may be one. For example, in some embodiments, there may be several locations for placing the at least one metamaterial resonator on at least one of the third side and the fourth side of the dielectric substrate.

当該方法は、当該アンテナのいくつかの仕様を作成するステップ、および前記少なくとも放射エレメントの形状を反復的に決定するステップの少なくとも一つをさらに備えていてもよい。   The method may further comprise at least one of creating several specifications of the antenna and repetitively determining the shape of the at least radiating element.

当該方法は、前記誘電体基板の表面に前記少なくとも一つの放射エレメントを配置するステップと、前記少なくとも一つの放射エレメントと同じ平面および前記誘電体基板の同じ表面に前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するステップとをさらに備えていてもよい。   The method includes disposing the at least one radiating element on a surface of the dielectric substrate, and placing the at least one metamaterial resonator on the same plane as the at least one radiating element and on the same surface of the dielectric substrate. And a placing step.

図1は、分割リング共振器を有するアンテナ基板を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an antenna substrate having a split ring resonator. 図2aおよび2bは、それぞれ、本開示の特定の実施形態に係るアンテナの構造の平面図および側面図である。2a and 2b are a plan view and a side view, respectively, of an antenna structure according to a particular embodiment of the present disclosure. 図3aおよび3bは、それぞれ、本開示の一実施形態に係るアンテナの構造の平面図および側面図である。3a and 3b are a plan view and a side view, respectively, of an antenna structure according to an embodiment of the present disclosure. 図4は、本開示の一実施形態に係るアンテナを備えた携帯受信機を持つ通信システムを示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a communication system having a portable receiver including an antenna according to an embodiment of the present disclosure. 図5aおよび5bは、本開示のある実施形態に係るアンテナの平面図および側面図である。5a and 5b are a plan view and a side view of an antenna according to an embodiment of the present disclosure. 図6は、本開示のいくつかの代表的な実施形態に係るアンテナを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an antenna according to some exemplary embodiments of the present disclosure. 図7は、本開示の別のいくつかの代表的な実施形態に係るアンテナを示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an antenna according to some other exemplary embodiments of the present disclosure. 図8は、本開示のある実施形態に係るメタマテリアル共振体の代表的な実施形態を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a representative embodiment of a metamaterial resonator according to an embodiment of the present disclosure. 図9は、本開示のある実施形態に係るさまざまな方向のいくつかの分割リング共振器(SRR)を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating several split ring resonators (SRRs) in various directions according to certain embodiments of the present disclosure. 図10は、本開示のある実施形態に係る少なくとも一つの放射エレメントを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating at least one radiating element according to an embodiment of the present disclosure. 図11は、本開示のある実施形態に係るいくつかのボイドを有する放射エレメントを示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a radiating element having several voids according to an embodiment of the present disclosure. 図12は、本開示の代表的な実施形態に係るアンテナの製造方法を示すフロー図である。FIG. 12 is a flowchart illustrating a method for manufacturing an antenna according to a representative embodiment of the present disclosure. 図13aおよび13bは、それぞれ、本開示の一実施形態に係る少なくとも一つの放射エレメントによって生成される電界および磁界のシミュレーション結果を示す図である。13a and 13b are diagrams illustrating simulation results of electric and magnetic fields generated by at least one radiating element according to an embodiment of the present disclosure, respectively.

本開示の実施形態は、一または複数の周波数帯域の電磁信号を送受信するためのアンテナおよび/またはアンテナの製造方法に関する。   Embodiments of the present disclosure relate to an antenna and / or a method for manufacturing an antenna for transmitting and receiving electromagnetic signals in one or more frequency bands.

特に、本開示は、少なくとも一つの放射エレメントおよび当該放射エレメントの周辺またはその近傍に配置された少なくとも一つのメタマテリアル共振体を有するアンテナに関する。さまざまな実施形態において、メタマテリアル共振体および放射エレメントは同じ平面を共有しており、したがって、少なくとも一つのメタマテリアル共振体の少なくとも一つの表面または部分は放射エレメントと同じ平面を共有する。ある実施形態では、少なくとも一つのメタマテリアル共振体が、隣接するものどうしが垂直に積層された複数のメタマテリアル共振体を有する。   In particular, the present disclosure relates to an antenna having at least one radiating element and at least one metamaterial resonator disposed around or near the radiating element. In various embodiments, the metamaterial resonator and the radiating element share the same plane, and thus at least one surface or portion of the at least one metamaterial resonator shares the same plane as the radiating element. In an embodiment, the at least one metamaterial resonator includes a plurality of metamaterial resonators in which adjacent ones are stacked vertically.

このようなアンテナの開発方法も開示される。少なくとも一つのメタマテリアル共振体を有するアンテナは少ないロスで動作する。少なくとも一つの放射エレメントと同じ平面および少なくとも一つの放射エレメントの周辺に少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置することで、アンテナの厚みを極薄にしつつ、磁気/電気の不均衡から生じるエネルギーロスが最小化される。   A method for developing such an antenna is also disclosed. An antenna having at least one metamaterial resonator operates with low loss. By disposing at least one metamaterial resonator in the same plane as the at least one radiating element and around the at least one radiating element, the energy loss resulting from the magnetic / electrical imbalance is reduced while making the antenna thickness extremely thin. Minimized.

例えば、本開示では約2.4GHzおよび5GHzの無線周波数帯で動作するアンテナについて説明する。しかし、このような周波数帯域に係る無線アプリケーションと類似の動作能力が要求されるほかのアプリケーションから本開示のさまざまな実施形態が排除されるわけではない。当然のことながら、本開示に係るアンテナはさまざまな周波数帯域または複数の周波数帯域内で動作可能である。   For example, this disclosure describes an antenna that operates in radio frequency bands of about 2.4 GHz and 5 GHz. However, the various embodiments of the present disclosure are not excluded from other applications that require operation capability similar to a wireless application related to such a frequency band. Of course, an antenna according to the present disclosure can operate in various frequency bands or multiple frequency bands.

以下の説明および関連する図面において、同様の要素には同様の符号を付して参照する。   In the following description and related drawings, like elements are referred to with like reference numerals.

例えば、図2aおよび2bは、それぞれ、本開示の特定の実施形態に係るアンテナ100の構造の平面図および側面図である。図2aおよび2bを参照しながら本開示の特定の実施形態に係る空間的配置について説明する。この実施形態において、アンテナ100は誘電体基板102を有しており、誘電体基板102は、第1の側104、第1の側104に対向して配置された第2の側106、および第1の側104と第2の側106との間に延びる第3の側108および第4の側110を有する。少なくとも一つのフィードライン112が第1の側104と少なくとも一つの放射エレメント114との間に延びている。図2bから、アンテナ100は、上部側116と、上部側116に対向する底部側118とを有する。放射エレメント114は上部側116に配置され、接地面層120が底部側118上に配置されている。便宜上、少なくとも一つの放射エレメント114が配置された誘電体基板の表面は、これ以降、上部側116として参照する。   For example, FIGS. 2a and 2b are a plan view and a side view, respectively, of the structure of an antenna 100 according to a particular embodiment of the present disclosure. A spatial arrangement according to a particular embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 2a and 2b. In this embodiment, the antenna 100 has a dielectric substrate 102, the dielectric substrate 102 having a first side 104, a second side 106 disposed opposite the first side 104, and a first side. It has a third side 108 and a fourth side 110 that extend between one side 104 and the second side 106. At least one feed line 112 extends between the first side 104 and the at least one radiating element 114. From FIG. 2 b, the antenna 100 has a top side 116 and a bottom side 118 opposite the top side 116. The radiating element 114 is disposed on the top side 116 and the ground plane layer 120 is disposed on the bottom side 118. For convenience, the surface of the dielectric substrate on which the at least one radiating element 114 is disposed will hereinafter be referred to as the upper side 116.

図3aおよび3bは、それぞれ、本開示の一実施形態に係るアンテナ100の構造の平面図および側面図である。アンテナ100は、誘電体基板102の上部側116の表面に配置された少なくとも一つの放射エレメント114を有する。少なくとも一つの放射エレメント114は、信号の送受信ができるように構成され、後述するようにいくつかの自己相似の構造的特徴122を呈する。図3bに示すように、少なくとも一つの放射エレメント114は、誘電体基板102の上部側116の表面に平行かつ隆起しており(例えば、遥かに超えて広がる)、接地面層120に電気的に接続されている。少なくとも一つのフィードライン112が、少なくとも一つの放射エレメント114への/からの信号を増強し伝送する少なくとも一つの放射エレメント114に接続可能になっている。少なくとも一つのフィードライン112は、少なくとも一つの放射エレメント114と第1の側104との間に延びている。少なくとも一つのフィードライン112は、コネクタ124に電気的に接続可能になっていてもよい。少なくとも一つの放射エレメント114は略平面であり、誘電体基板102の略平面上に形成されている。少なくとも一つのメタマテリアル共振体126が、少なくとも一つの放射エレメント114の周辺、かつ、少なくとも一つの放射エレメント114と同じ誘電体基板102の上部側116の表面に配置されている。少なくとも一つの放射エレメント114および少なくとも一つのメタマテリアル共振体126は、同じまたは共通の面を共有または当該面上に共存する。図3aおよび3bからわかるように、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126は、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126が誘電体基板102の上部側116に面するように誘電体基板102上に配置されている。   3a and 3b are a plan view and a side view, respectively, of the structure of the antenna 100 according to one embodiment of the present disclosure. The antenna 100 has at least one radiating element 114 disposed on the surface of the upper side 116 of the dielectric substrate 102. At least one radiating element 114 is configured to transmit and receive signals and exhibits several self-similar structural features 122 as described below. As shown in FIG. 3 b, the at least one radiating element 114 is parallel and raised (eg, extends far beyond) to the surface of the upper side 116 of the dielectric substrate 102 and is electrically connected to the ground plane layer 120. It is connected. At least one feed line 112 is connectable to at least one radiating element 114 that enhances and transmits signals to / from the at least one radiating element 114. At least one feed line 112 extends between at least one radiating element 114 and the first side 104. At least one feed line 112 may be electrically connectable to the connector 124. At least one radiating element 114 is substantially flat and is formed on a substantially flat surface of the dielectric substrate 102. At least one metamaterial resonator 126 is disposed around the at least one radiating element 114 and on the surface of the upper side 116 of the same dielectric substrate 102 as the at least one radiating element 114. At least one radiating element 114 and at least one metamaterial resonator 126 share or coexist on the same or common surface. As can be seen from FIGS. 3 a and 3 b, the at least one metamaterial resonator 126 is disposed on the dielectric substrate 102 such that the at least one metamaterial resonator 126 faces the upper side 116 of the dielectric substrate 102. Yes.

図4は、本開示の一実施形態に係るアンテナ100を備えた携帯受信機202を持つ通信システム200を示すブロック図である。フィードライン112は、少なくとも一つの放射エレメント114への/からの信号を増強し伝送する少なくとも一つの放射エレメント114に接続されている。フィードライン112は、コネクタ124に電気的に接続されている。一方、コネクタ124は、携帯受信機202に接続されている。基地局250は、第1の通信パス300を介して放射エレメント114を通じてアンテナ100と通信するアンテナシステム260を有しており、これにより放射エレメント114は第1のいくつかの信号310を受信可能になっている。また、アンテナ100から基地局250へ第2のいくつかの信号330が送信可能なように第2の通信パス320が確立される。信号の送受信時の電磁波の相互作用により、アンテナ100のゲインが低減する。少なくとも一つのメタマテリアル共振体126は、電磁波の相互作用を低減するように、誘電体基板102の上部側116の表面、かつ、少なくとも一つの放射エレメント114と同じ平面に配置されている。少なくとも一つのメタマテリアル共振体126の平面は少なくとも一つの放射エレメント114と同じ誘電体基板102の表面に配置されているため、アンテナ100はコンパクトな構造にしてある。メタマテリアル共振体126の共振周波数は、アンテナ100の動作周波数と同時に動作するようにデザイン可能である。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a communication system 200 having a portable receiver 202 with an antenna 100 according to an embodiment of the present disclosure. The feed line 112 is connected to at least one radiating element 114 that enhances and transmits a signal to / from the at least one radiating element 114. The feed line 112 is electrically connected to the connector 124. On the other hand, the connector 124 is connected to the portable receiver 202. The base station 250 has an antenna system 260 that communicates with the antenna 100 through the radiating element 114 via the first communication path 300 so that the radiating element 114 can receive the first number of signals 310. It has become. Further, the second communication path 320 is established so that the second several signals 330 can be transmitted from the antenna 100 to the base station 250. The gain of the antenna 100 is reduced by the interaction of electromagnetic waves during signal transmission / reception. The at least one metamaterial resonator 126 is disposed on the surface of the upper side 116 of the dielectric substrate 102 and in the same plane as the at least one radiating element 114 so as to reduce electromagnetic wave interaction. Since the plane of the at least one metamaterial resonator 126 is disposed on the same surface of the dielectric substrate 102 as the at least one radiating element 114, the antenna 100 has a compact structure. The resonant frequency of the metamaterial resonator 126 can be designed to operate simultaneously with the operating frequency of the antenna 100.

少なくとも一つのメタマテリアル共振体126を少なくとも一つの放射エレメント114と同じ平面に配置することで、透磁率の値を高めることができるとともにアンテナ100のゲインを増大することができる。なお、透磁率は磁気エネルギーに正比例し、少なくとも一つの放射エレメント114の周辺に少なくとも一つのメタマテリアル共振体126を配置することで、磁気/電気の不均衡から生じるアンテナ100のエネルギーロスが最小化される。後述するように、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126の配置方法は、少なくとも一つの放射エレメント114の電界および磁界の設定に依存する。   By disposing at least one metamaterial resonator 126 on the same plane as at least one radiating element 114, the value of magnetic permeability can be increased and the gain of the antenna 100 can be increased. The magnetic permeability is directly proportional to the magnetic energy, and by disposing at least one metamaterial resonator 126 around at least one radiating element 114, the energy loss of the antenna 100 resulting from magnetic / electrical imbalance is minimized. Is done. As will be described later, the arrangement method of the at least one metamaterial resonator 126 depends on the setting of the electric field and magnetic field of the at least one radiating element 114.

図5aおよび5bは、本開示のある実施形態に係るアンテナ100の平面図および側面図である。図5aに示すように、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126が、少なくとも一つの放射エレメント114の周辺、かつ、放射エレメント114と同じ誘電体基板102の表面に配置されている。ある実施形態では、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126は、隣接するものどうしが垂直に積層された複数のメタマテリアル共振体を有しており、少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128を形成し得る。   5a and 5b are a plan view and a side view of an antenna 100 according to an embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 5 a, at least one metamaterial resonator 126 is disposed around at least one radiating element 114 and on the same surface of the dielectric substrate 102 as the radiating element 114. In some embodiments, the at least one metamaterial resonator 126 may include a plurality of metamaterial resonators that are vertically stacked adjacent to each other to form at least one metamaterial resonator stack 128. .

図6は、本開示のいくつかの代表的な実施形態を示す。ある実施形態では、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126が、誘電体基板102の第1の側104、第2の側106、第3の側108、および第4の側110の少なくとも一つに配置されている。別のある実施形態では、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126が、誘電体基板102の第3の側108および第4の側110の少なくとも一つに配置されている。第3の側108および第4の側110の少なくとも一つにある少なくとも一つのメタマテリアル共振体126に加えて、誘電体基板102の第1の側104および第2の側の少なくとも一つに少なくとも一つのメタマテリアル共振体126があってもよい。少なくとも一つのメタマテリアル共振体126が少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128であってもよい。少なくとも一つのメタマテリアル共振体126または少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128は、少なくとも一つの放射エレメント114と同じ平面を共有する、または、少なくとも一つの放射エレメント114と同じ平面に配置されている。   FIG. 6 illustrates some representative embodiments of the present disclosure. In some embodiments, at least one metamaterial resonator 126 is disposed on at least one of the first side 104, the second side 106, the third side 108, and the fourth side 110 of the dielectric substrate 102. Has been. In another embodiment, at least one metamaterial resonator 126 is disposed on at least one of the third side 108 and the fourth side 110 of the dielectric substrate 102. In addition to at least one metamaterial resonator 126 on at least one of the third side 108 and the fourth side 110, at least one of the first side 104 and the second side of the dielectric substrate 102 There may be one metamaterial resonator 126. The at least one metamaterial resonator 126 may be at least one metamaterial resonator stack 128. The at least one metamaterial resonator 126 or the at least one metamaterial resonator stack 128 shares the same plane as the at least one radiating element 114 or is disposed in the same plane as the at least one radiating element 114.

図7は、本開示の別のいくつかの代表的な実施形態を示す。図7に示したように、少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128が、誘電体基板102の第1の側104、第2の側106、第3の側108、および第4の側110の少なくとも一つに配置されている。少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128は、少なくとも一つの放射エレメント114の周辺に配置されている。少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128および少なくとも一つの放射エレメント114は、誘電体基板102の同じ表面に配置されている。少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128は、少なくとも一つの放射エレメント114と同じ平面を共有する、または、少なくとも一つの放射エレメント114と同じ平面に配置されている。   FIG. 7 illustrates some other exemplary embodiments of the present disclosure. As shown in FIG. 7, at least one metamaterial resonator stack 128 includes at least a first side 104, a second side 106, a third side 108, and a fourth side 110 of the dielectric substrate 102. Arranged in one. At least one metamaterial resonator stack 128 is disposed around at least one radiating element 114. At least one metamaterial resonator stack 128 and at least one radiating element 114 are disposed on the same surface of the dielectric substrate 102. The at least one metamaterial resonator stack 128 shares the same plane as the at least one radiating element 114 or is disposed in the same plane as the at least one radiating element 114.

誘電体基板102上に配置すべきメタマテリアル共振体126の量は、少なくとも一つの放射エレメント114の電界および磁界の特性によって決めることができる。少なくとも一つのメタマテリアル共振体126は、電界および磁界の特性に基づいて配置することができる。後述するように、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126はさまざまな方向に配向することでさまざまな電磁特性を示し、その方向によって少なくとも一つの放射エレメント114との電磁的な相互作用が影響を受け得る。   The amount of metamaterial resonator 126 to be placed on the dielectric substrate 102 can be determined by the electric and magnetic field characteristics of at least one radiating element 114. The at least one metamaterial resonator 126 can be arranged based on electric and magnetic field characteristics. As will be described later, the at least one metamaterial resonator 126 exhibits various electromagnetic characteristics by being oriented in various directions, and the electromagnetic interaction with the at least one radiating element 114 may be affected by the direction. .

図8は、本開示のある実施形態に係るメタマテリアル共振体126の代表的な実施形態またはメタマテリアル共振体積層128の部分を示す。少なくとも一つのメタマテリアル共振体126および/または少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128は、分割リング共振器(SRR)であり得る。図8に示したように、メタマテリアル共振体126は、複数の有ギャップ側134を有する。少なくとも一つのメタマテリアル共振体126または少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128の共振周波数は、少なくとも一つの放射エレメント114の動作周波数と同時に動作するようにデザイン可能である。本開示のある実施形態では、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126および/または少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128の共振周波数の許容誤差は、アンテナ100の動作周波数の±0.5〜5%であり得る。   FIG. 8 illustrates a representative embodiment of a metamaterial resonator 126 or a portion of a metamaterial resonator stack 128 according to certain embodiments of the present disclosure. At least one metamaterial resonator 126 and / or at least one metamaterial resonator stack 128 may be a split ring resonator (SRR). As shown in FIG. 8, the metamaterial resonator 126 has a plurality of gapd sides 134. The resonant frequency of at least one metamaterial resonator 126 or at least one metamaterial resonator stack 128 can be designed to operate simultaneously with the operating frequency of at least one radiating element 114. In certain embodiments of the present disclosure, the resonance frequency tolerance of at least one metamaterial resonator 126 and / or at least one metamaterial resonator stack 128 is ± 0.5-5% of the operating frequency of antenna 100. possible.

分割リング共振器は、磁気共鳴を起こして透磁率の負の実部の直前に大きな正のピークを生じさせることができる。共振前に生じるこの高い正値は、磁気/電気の不均衡から生じるエネルギーロスを安定化しようとする。これは概して共振体の共振時に価値がある。   The split ring resonator can cause magnetic resonance to produce a large positive peak just before the negative real part of the permeability. This high positive value that occurs before resonance attempts to stabilize the energy loss resulting from the magnetic / electrical imbalance. This is generally valuable when the resonator is resonating.

図9は、本開示のある実施形態に係るさまざまな方向のいくつかの分割リング共振器(SRR)を示す。励起波(k)、電界(E)、および磁界(H)の方向により磁気共鳴の発生が左右される。図9に示したように、分割リング共振器の4つの異なる方向は、励起波k、電界E、および磁界Hの方向によって分類される。図9aおよび9bに示したように、外部磁界Hが構造平面に垂直なときにのみ電磁波によって電磁共鳴が励起される。図9cの分割リング共振器では、磁界Hが構造平面に垂直でないため、磁界Hから何も励起されない。それゆえ、図9cの方向は、アンテナ100のゲインを増大させるには不適当であろう。図9dでは、磁界Eが分割リング共振器の有ギャップ側134に平行、かつ、励起波kの方向が分割リング共振器の平面に垂直であるため、同じ共振でも電気共振が生じる。したがって、共振ディップを得るための分割リング共振器の配向として3通りの可能な方法(図9a、9b、および9c)がある。   FIG. 9 illustrates several split ring resonators (SRRs) in various directions according to certain embodiments of the present disclosure. The generation of magnetic resonance depends on the directions of the excitation wave (k), electric field (E), and magnetic field (H). As shown in FIG. 9, the four different directions of the split ring resonator are classified according to the directions of the excitation wave k, the electric field E, and the magnetic field H. As shown in FIGS. 9a and 9b, electromagnetic resonance is excited by electromagnetic waves only when the external magnetic field H is perpendicular to the structural plane. In the split ring resonator of FIG. 9c, nothing is excited from the magnetic field H because the magnetic field H is not perpendicular to the structural plane. Therefore, the direction of FIG. 9 c would be inappropriate for increasing the gain of the antenna 100. In FIG. 9d, since the magnetic field E is parallel to the gap side 134 of the split ring resonator and the direction of the excitation wave k is perpendicular to the plane of the split ring resonator, electrical resonance occurs even at the same resonance. Thus, there are three possible methods (FIGS. 9a, 9b, and 9c) for the orientation of the split ring resonator to obtain the resonant dip.

アンテナ100の放射および透磁率に有害な影響がおよぶことを避けるために、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126または少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128は、隣り合うほかのメタマテリアル共振体126またはメタマテリアル共振体積層128または少なくとも一つの放射エレメント114に接触すべきでない。一般に、互いに隣り合うメタマテリアル共振体126またはメタマテリアル共振体積層128は、少なくともおよそλ/200(λはアンテナ100の動作波長である)の空隙を有するべきである。また好ましくは、メタマテリアル共振体126またはメタマテリアル共振体積層128は、少なくとも一つの放射エレメント114からおよそλ/200離隔すべきである。   In order to avoid detrimental effects on the radiation and permeability of antenna 100, at least one metamaterial resonator 126 or at least one metamaterial resonator stack 128 may be adjacent to another metamaterial resonator 126 or metamaterial. There should not be contact with the material resonator stack 128 or at least one radiating element 114. In general, adjacent metamaterial resonators 126 or metamaterial resonator stacks 128 should have an air gap of at least approximately λ / 200 (where λ is the operating wavelength of antenna 100). Also preferably, the metamaterial resonator 126 or metamaterial resonator stack 128 should be approximately λ / 200 from the at least one radiating element 114.

図10は、本開示のある実施形態に係る少なくとも一つの放射エレメント114を示す。少なくとも一つの放射エレメント114は、導電性であり、銅(Cu)、金(Au)、またはインジウムスズ酸化物(ITO)から作ることができる。フラクタル幾何学の観点から、少なくとも一つの放射エレメント114は、デザインまたはモチーフの反復により得られるいくつかの自己相似の構造的特徴122を有する。デザインまたはモチーフは、回転、移動、および/または拡大縮小によって反復される。ある実施形態では、回転、移動、および拡大縮小を任意に組み合わせていくつかの自己相似の構造的特徴122を得ることができる。いくつかの自己相似の構造的特徴122は複数のフラクタルエレメント130として周知である。複数のフラクタルエレメント130は、三角形、四角形、または五角形の少なくとも一つの形状をとり得る。複数のフラクタルエレメント130は、次の反復N+1のx軸およびy軸の座標を有し、当該座標はxN+1=f(xN,yN)およびyN+1=g(xN,yN)で定義される。ただし、xN,yNは一つ前の繰り返しの座標であり、f(x,y)およびg(x,y)はフラクタルのモチーフおよび振る舞いを定義する関数である。コッホパターン、ブラックマン・コッホパターン、ロータスポッドパターン、シェルピンスキーパターン、亀甲パターン、および多角形パターンが、本開示の複数のフラクタルエレメント130に適用可能な自己相似パターンである。なお、フラクタルエレメント130の自己相似パターンを変形して所望の動作周波数または動作周波数帯域を得ることができる。   FIG. 10 illustrates at least one radiating element 114 according to an embodiment of the present disclosure. At least one radiating element 114 is electrically conductive and can be made from copper (Cu), gold (Au), or indium tin oxide (ITO). From the point of view of fractal geometry, at least one radiating element 114 has several self-similar structural features 122 obtained by design or motif iterations. The design or motif is repeated by rotation, translation, and / or scaling. In some embodiments, any combination of rotation, movement, and scaling can be used to obtain some self-similar structural features 122. Some self-similar structural features 122 are known as a plurality of fractal elements 130. The plurality of fractal elements 130 may have at least one shape of a triangle, a quadrangle, or a pentagon. The plurality of fractal elements 130 have the next iteration N + 1 x-axis and y-axis coordinates, which are defined by xN + 1 = f (xN, yN) and yN + 1 = g (xN, yN). However, xN and yN are the coordinates of the previous iteration, and f (x, y) and g (x, y) are functions that define a fractal motif and behavior. The Koch pattern, Blackman Koch pattern, Lotus pod pattern, Sherpinski pattern, Tortoiseshell pattern, and polygonal pattern are self-similar patterns applicable to the plurality of fractal elements 130 of the present disclosure. Note that a desired operating frequency or operating frequency band can be obtained by modifying the self-similar pattern of the fractal element 130.

本開示のある実施形態によると、複数のフラクタルエレメント130は、三角形、四角形、および五角形などのさまざまな形状の反復因数2または3で生成される。好ましくは、本開示のほとんどの実施形態では、二つの反復回数のみ、すなわち、1番目および2番目が採用される。フラクタル幾何学の分野において、反復因数および反復回数は、フラクタル生成の構成側および反復処理の実施数を表す。放射エレメント114の平均的な電気的長さの伸長により反復回数および反復因数が増加するにつれ、放射エレメント114の共振周波数は低下する。   According to certain embodiments of the present disclosure, the plurality of fractal elements 130 are generated with an iterative factor 2 or 3 of various shapes, such as triangles, squares, and pentagons. Preferably, in most embodiments of the present disclosure, only two iterations are employed, ie the first and second. In the field of fractal geometry, the iteration factor and number of iterations represent the constituent side of fractal generation and the number of iterations performed. As the number of iterations and the iteration factor increase due to the increase in the average electrical length of the radiating element 114, the resonant frequency of the radiating element 114 decreases.

複数のフラクタルエレメント130を構成して送信および/または受信のダイポール共振パターンを得ることができる。あるいは、位相配列デザインのようなほかのアンテナデザインを実装することもできる。これらアンテナデザインは、ダイポールデザインとは別に、またはダイポールデザインと組み合わせて実装することができる。   A plurality of fractal elements 130 can be configured to obtain a transmission and / or reception dipole resonance pattern. Alternatively, other antenna designs such as phased array designs can be implemented. These antenna designs can be implemented separately from or in combination with the dipole design.

アンテナ100の周波数帯域を拡張するために、アンテナ100に導体状の構造を追加することができる。当該導体は導線または電気配線であり得る。   In order to expand the frequency band of the antenna 100, a conductor-like structure can be added to the antenna 100. The conductor can be a conductor or electrical wiring.

図11は、本開示のある実施形態に係るいくつかのボイド132を有する放射エレメント114を示す。いくつかのボイド132は、放射エレメント114上に対称的に配置され得る。いくつかのボイド132は配列の概念に従って生成することができ、通常これによりアンテナ100の放射特性が向上する。生成されたいくつかのボイド132により、放射エレメント114は互いに隣接する2以上の放射エレメント114があるかのように振る舞う。   FIG. 11 shows a radiating element 114 having several voids 132 according to an embodiment of the present disclosure. Several voids 132 may be arranged symmetrically on the radiating element 114. Some voids 132 can be generated according to the concept of alignment, which usually improves the radiation characteristics of the antenna 100. Due to the number of generated voids 132, the radiating element 114 behaves as if there are two or more radiating elements 114 adjacent to each other.

本開示のある実施形態では、誘電体基板102は、正方形、長方形、または円形の任意の形状であり得る。誘電体基板102の誘電率は2〜40の範囲にあり得る。好ましくは、誘電体基板102の誘電率は2〜3の範囲にある。誘電体基板102の大きさはアプリケーションに応じて変化し得る。多くのさまざまなタイプの非導電性素材を誘電体基板102として用いることができる。当該素材は、シリコンウェーハー、硬質または軟質のプラスチック様素材、紙、エポキシ、ガラス、グラスファイバー、セラミック素材、および電気の流れを妨げ得るほかの素材であり得る。本開示の好ましい実施形態では、誘電体基板102は、織りグラスファイバー/PTFEの複合材料でできている。   In certain embodiments of the present disclosure, the dielectric substrate 102 can be any shape that is square, rectangular, or circular. The dielectric constant of the dielectric substrate 102 can be in the range of 2-40. Preferably, the dielectric constant of the dielectric substrate 102 is in the range of 2-3. The size of the dielectric substrate 102 can vary depending on the application. Many different types of non-conductive materials can be used as the dielectric substrate 102. The material can be a silicon wafer, a hard or soft plastic-like material, paper, epoxy, glass, glass fiber, ceramic material, and other materials that can impede the flow of electricity. In a preferred embodiment of the present disclosure, the dielectric substrate 102 is made of a woven glass fiber / PTFE composite material.

なお、少なくとも一つのフィードライン112および接地面層120は、Cu、Au、およびITOなどの任意の導電性素材であり得る。コネクタ124は、7/16DINコネクタ、BNCコネクタ、Cコネクタ、およびDezifixコネクタを含み得る。   The at least one feed line 112 and the ground plane layer 120 may be any conductive material such as Cu, Au, and ITO. The connector 124 may include a 7/16 DIN connector, a BNC connector, a C connector, and a Dejifix connector.

図12は、本開示の代表的な実施形態に係るアンテナ100の製造方法400を示すフロー図である。当該方法400に係るステップ402、404、406、408、および410は、コンピュータまたはプロセッサでプログラム命令列(例えば、ソフトウェア)を実行することで実施することができる。なお、ソフトウェアを用いずに別の方法でこれらステップを実施することも可能である。代表的な実施形態では、ソフトウェアは、CST Microwave studio(ダルムシュタット、ドイツ)であり得る。当該方法400はステップ402から開始することができ、ステップ402では所望の周波数で動作するようにアンテナ100のいくつかの仕様が作成される。このステップでは考慮すべきいくつかの要因がある。当該要因には、誘電体基板102の素材およびタイプ、少なくとも一つの放射エレメント114の素材、アンテナ100の動作周波数、および複数のフラクタルエレメント130として採用すべきいくつかの自己相似パターンが含まれる。ある実施形態では、少なくとも一つのフィードライン112の位置も決定される。   FIG. 12 is a flow diagram illustrating a method 400 of manufacturing the antenna 100 according to a representative embodiment of the present disclosure. Steps 402, 404, 406, 408, and 410 according to the method 400 can be implemented by executing a program instruction sequence (eg, software) on a computer or processor. It should be noted that these steps can be performed by another method without using software. In an exemplary embodiment, the software may be CST Microwave studio (Darmstadt, Germany). The method 400 can begin at step 402, where several specifications of the antenna 100 are created to operate at a desired frequency. There are several factors to consider at this step. These factors include the material and type of the dielectric substrate 102, the material of the at least one radiating element 114, the operating frequency of the antenna 100, and several self-similar patterns that should be employed as the plurality of fractal elements 130. In some embodiments, the position of at least one feed line 112 is also determined.

ステップ402で少なくとも一つの放射エレメント114が所望の周波数で動作するようにデザインされた後、次のステップ404で、少なくとも一つの放射エレメントの形状が反復的に決定される。少なくとも一つの放射エレメント114の形状は、初めは、所望の周波数で動作するマイクロストリップアンテナに類似の四角形に設定される。続いて、周知のフラクタル手法が適用される。フラクタル手法で適用される形状は、略三角形、略四角形、および略五角形を含む。ステップ404の反復手法により、放射エレメント114のわずかな不均衡に起因して少なくとも一つの放射エレメント114の動作周波数が影響を受けかねない。これを修正するために、ステップ406で、少なくとも一つの放射エレメントの拡大縮小が行われ、所望の動作周波数で動作するように少なくとも一つの放射エレメント114が微調整される。   After at least one radiating element 114 is designed to operate at a desired frequency in step 402, in a next step 404, the shape of the at least one radiating element is iteratively determined. The shape of the at least one radiating element 114 is initially set to a square similar to a microstrip antenna operating at a desired frequency. Subsequently, a well-known fractal technique is applied. Shapes applied by the fractal method include a substantially triangular shape, a substantially rectangular shape, and a substantially pentagonal shape. Due to the iterative approach of step 404, the operating frequency of at least one radiating element 114 may be affected due to a slight imbalance of the radiating element 114. To remedy this, at step 406, at least one radiating element is scaled and at least one radiating element 114 is fine tuned to operate at the desired operating frequency.

これに続いて、ステップ408で、少なくとも一つの放射エレメント114の電界および磁界の方向および強度が決定され得る。本開示のある実施形態では、電界および磁界の方向および強度はソフトウェアでシミュレートされる。電界および磁界の方向および強度は、放射エレメント114の形状および幾何学的配置に依存する。本ステップ中に、リターンロス、VSWR帯域幅、およびゲインなどの少なくとも一つの放射エレメント114のさまざまなパラメータが決定され得る。ステップ408の結果がアンテナ100の要求を満たしていれば、続くステップ410で、少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置が決定される。   Following this, at step 408, the direction and strength of the electric and magnetic fields of at least one radiating element 114 may be determined. In certain embodiments of the present disclosure, the direction and strength of electric and magnetic fields are simulated in software. The direction and strength of the electric and magnetic fields depends on the shape and geometry of the radiating element 114. During this step, various parameters of at least one radiating element 114 such as return loss, VSWR bandwidth, and gain may be determined. If the result of step 408 meets the requirements of antenna 100, then in step 410, several positions for placing at least one metamaterial resonator are determined.

ステップ408から得られた少なくとも一つの放射エレメント114のシミュレートされた電界および磁界から、ステップ410で、少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置が決定され得る。   From the simulated electric and magnetic fields of the at least one radiating element 114 obtained from step 408, in step 410, several positions for placing at least one metamaterial resonator can be determined.

本開示のある実施形態では、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126を配置するためのいくつかの位置が、誘電体基板102の第1の側104、第2の側106、第3の側108、および第4の側110の少なくとも一つにある。本開示の別のある実施形態では、いくつかの位置が、誘電体基板102の第3の側108および第4の側110の少なくとも一つにある。少なくとも一つのメタマテリアル共振体126は、隣接するものどうしが垂直に配置された複数のメタマテリアル共振体を有し、少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128を形成し得る。   In certain embodiments of the present disclosure, several locations for disposing at least one metamaterial resonator 126 include a first side 104, a second side 106, a third side 108 of the dielectric substrate 102, And on at least one of the fourth sides 110. In another embodiment of the present disclosure, several locations are on at least one of the third side 108 and the fourth side 110 of the dielectric substrate 102. The at least one metamaterial resonator 126 may include a plurality of metamaterial resonators in which adjacent ones are vertically arranged to form at least one metamaterial resonator stack 128.

図13aおよび13bは、それぞれ、本開示の一実施形態に係る少なくとも一つの放射エレメント114によって生成される電界および磁界のシミュレーション結果を示す。図13aからわかるように、矢印で表した電界が、誘電体基板102の第1の側、第2の側、第3の側、および第4の側に存在する。図13bに示したように、矢印で表した磁界が、フィードライン112の近傍、誘電体基板102の第2の側、第3の側、および第4の側に存在する。上述したように、磁気共鳴を起こして透磁率の正のピークを得るために分割リング共振器が配置可能な方向が3つある。これら方向は図9a、9b、および9cに示した通りである。これら3つの方向は、電界E、磁界H、および励起波kで並べることができる。図13aおよび13bに示したシミュレートされた電界および磁界に基づいて、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126を配置するためのいくつかの位置は、電界Eおよび磁界Hの方向に着目して決定することができる。   FIGS. 13a and 13b show simulation results of electric and magnetic fields generated by at least one radiating element 114, respectively, according to one embodiment of the present disclosure. As can be seen from FIG. 13 a, the electric field represented by the arrows exists on the first side, the second side, the third side, and the fourth side of the dielectric substrate 102. As shown in FIG. 13b, a magnetic field represented by an arrow exists in the vicinity of the feed line 112, the second side, the third side, and the fourth side of the dielectric substrate 102. As described above, there are three directions in which the split ring resonator can be arranged in order to cause magnetic resonance and obtain a positive peak in permeability. These directions are as shown in FIGS. 9a, 9b and 9c. These three directions can be arranged by an electric field E, a magnetic field H, and an excitation wave k. Based on the simulated electric and magnetic fields shown in FIGS. 13 a and 13 b, several positions for disposing at least one metamaterial resonator 126 are determined by focusing on the direction of the electric field E and the magnetic field H. be able to.

好ましくは、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126を配置するためのいくつかの位置は、少なくとも一つの放射エレメント114の電界および磁界の強度が最大である位置に決定される。電界および磁界の強度は、シミュレートデータから観測することができる。しかし、磁気/電気の不均衡から生じるエネルギーロスを補償するベストの位置がいつも存在するわけではない。これは、少なくとも一つの放射エレメント114と少なくとも一つのメタマテリアル共振体126との間の電磁気結合に起因し得る。なお、電界および磁界の強度が最大の位置は、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126を配置するための位置を決定するための格好の開始点になり得る。本ステップでは、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126の方向もまた重要である。当該方向によって、少なくとも一つの放射エレメント114のリターンロス、VSWR帯域幅、およびゲインが影響を受け得るからである。リターンロス、VSWR帯域幅、およびゲイン特性に基づく少なくとも一つの放射エレメント114の応答に応じて、少なくとも一つのメタマテリアル共振体126は複数のメタマテリアル共振体を有することができる。ある実施形態では、複数のメタマテリアル共振体は、隣接するものどうしが垂直に配置され、少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128を形成する。ある実施形態では、複数のメタマテリアル共振体が同じ方向に向き得る。別のある実施形態では、複数のメタマテリアル共振体が複数の方向に向き得る。さらに別のある実施形態では、メタマテリアル共振体積層128における各メタマテリアル共振体が複数の方向に向き得る。   Preferably, several positions for disposing at least one metamaterial resonator 126 are determined at positions where the strength of the electric and magnetic fields of at least one radiating element 114 is maximum. The strength of the electric and magnetic fields can be observed from the simulated data. However, there is not always a best position to compensate for energy losses resulting from magnetic / electrical imbalances. This may be due to electromagnetic coupling between at least one radiating element 114 and at least one metamaterial resonator 126. It should be noted that the position where the strength of the electric field and the magnetic field is maximum can be a good starting point for determining the position for disposing at least one metamaterial resonator 126. In this step, the orientation of at least one metamaterial resonator 126 is also important. This is because the return loss, VSWR bandwidth, and gain of at least one radiating element 114 can be affected by the direction. Depending on the response of the at least one radiating element 114 based on return loss, VSWR bandwidth, and gain characteristics, the at least one metamaterial resonator 126 may have a plurality of metamaterial resonators. In some embodiments, the plurality of metamaterial resonators are arranged vertically adjacent to each other to form at least one metamaterial resonator stack 128. In some embodiments, multiple metamaterial resonators may be oriented in the same direction. In another embodiment, multiple metamaterial resonators may be oriented in multiple directions. In yet another embodiment, each metamaterial resonator in the metamaterial resonator stack 128 may be oriented in multiple directions.

ステップ410で少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置が決定されたなら、ステップ412で、少なくとも一つの放射エレメントが誘電体基板102の表面に配置される。ある実施形態では、このステージで少なくとも一つのフィードライン112も配置される。続いて、ステップ414で、少なくとも一つのメタマテリアル共振体が、少なくとも一つの放射エレメントと同じ平面および誘電体基板の同じ表面に配置される。   If several positions for placing at least one metamaterial resonator are determined in step 410, then at least one radiating element is placed on the surface of the dielectric substrate 102 in step 412. In some embodiments, at least one feed line 112 is also disposed at this stage. Subsequently, at step 414, at least one metamaterial resonator is placed on the same plane as the at least one radiating element and on the same surface of the dielectric substrate.

代表的な方法によると、当該ステージにおいてリソグラフィー技術が実施される。周知のように、少なくとも一つの放射エレメント114の形状および少なくとも一つのメタマテリアル共振体126位置および方向がリソグラフィー技術を用いて誘電体基板102上にまずプリントされる。本開示のある実施形態では、誘電体基板102は導電性の被服表面を有しており、プリントによって不要な導電性表面がエッチングされる。すでに述べたように、配置すべき少なくとも一つのメタマテリアル共振体126は複数のメタマテリアル共振体を含むことがあり、ある実施形態では、複数のメタマテリアル共振体のそれぞれが隣接するものどうしが垂直に配置されて少なくとも一つのメタマテリアル共振体積層128を形成している。リソグラフィー技術を用いる代わりに、当然のことながら、本開示のさまざまな実施形態に係るアンテナ100はほかの手法によっても製造することができる。   According to a typical method, lithography technology is performed at this stage. As is well known, the shape of at least one radiating element 114 and the location and orientation of at least one metamaterial resonator 126 are first printed on the dielectric substrate 102 using lithographic techniques. In certain embodiments of the present disclosure, the dielectric substrate 102 has a conductive clothing surface, and unwanted conductive surfaces are etched by printing. As already mentioned, the at least one metamaterial resonator 126 to be placed may include a plurality of metamaterial resonators, and in some embodiments, each adjacent one of the plurality of metamaterial resonators is vertical. To form at least one metamaterial resonator stack 128. Instead of using lithographic techniques, it will be appreciated that the antenna 100 according to various embodiments of the present disclosure may be manufactured by other techniques.

本開示のある実施形態では、所望の周波数で動作するようにアンテナのいくつかの仕様を作成するステップ402、放射エレメントの形状を反復的に決定するステップ404、所望の周波数で動作するように少なくとも一つの放射エレメントを拡大縮小するステップ406、電界および磁界の方向を決定するステップ408、および少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置を決定するステップ410の、少なくとも一つのステップが少なくとも1回実行される。ある実施形態では、各ステップの結果に応じて、すでに実行されたステップが繰り返され得る。例えば、所望の周波数で動作するように少なくとも一つの放射エレメントを拡大縮小するステップ406の後に、放射エレメントの形状を反復的に決定するステップ404が繰り返され得る。別のある実施形態では、これらステップのすべてが少なくとも1回実行される。さらに別のある実施形態では、所望の周波数で動作するように少なくとも一つの放射エレメントを拡大縮小するステップ406、電界および磁界の方向を決定するステップ408、および少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置を決定するステップ410が、それぞれ、少なくとも1回実行される。   In certain embodiments of the present disclosure, creating 402 several specifications of the antenna to operate at the desired frequency, step 404 to iteratively determine the shape of the radiating element, at least to operate at the desired frequency. At least one of step 406 for scaling one radiating element, step 408 for determining the direction of electric and magnetic fields, and step 410 for determining several positions for placing at least one metamaterial resonator. Is executed at least once. In certain embodiments, steps that have already been performed may be repeated depending on the outcome of each step. For example, after step 406 of scaling at least one radiating element to operate at a desired frequency, step 404 of iteratively determining the shape of the radiating element may be repeated. In certain other embodiments, all of these steps are performed at least once. In yet another embodiment, the step 406 of scaling at least one radiating element to operate at a desired frequency, the step 408 of determining the direction of the electric and magnetic fields, and at least one metamaterial resonator are disposed. Each step 410 of determining several positions for is performed at least once.

図12に示した方法400は、本開示の代表的な実施形態に従ったものに過ぎない。なお、上述の方法におけるステップの具体的な順序または階層は代表的な手法の一例である。デザインの好ましさの観点から、本開示の範囲から逸脱することなく当該方法におけるステップの具体的な順序または階層を再編成し得ることが理解できるであろう。添付の方法クレームは例示的なさまざまなステップの要素を表すが、当該具体的な順序または階層に限定されることを意図するものではない。例えば、所望の周波数で動作するように少なくとも一つの放射エレメントを拡大縮小するステップ406は、少なくとも一つの放射エレメントの電界および磁界の方向を決定するステップ408の後に実行可能である。   The method 400 shown in FIG. 12 is merely in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure. The specific order or hierarchy of steps in the above method is an example of a typical method. In view of design preference, it will be understood that the specific order or hierarchy of steps in the method may be rearranged without departing from the scope of the present disclosure. The accompanying method claims represent elements of the various exemplary steps, but are not intended to be limited to the specific order or hierarchy. For example, the step 406 of scaling at least one radiating element to operate at a desired frequency can be performed after step 408 of determining the electric and magnetic field directions of the at least one radiating element.

上記に基づくと、本開示の範囲および精神から逸脱することなくアンテナの外形およびデザインをさまざまに変更し得ることが理解できるであろう。ここで述べた外形、方法、およびデザインは単に例示的な実施形態であって、そのような変形はクレームによって包含されている。   Based on the foregoing, it will be appreciated that various modifications can be made to the antenna outline and design without departing from the scope and spirit of the present disclosure. The outlines, methods, and designs described herein are merely exemplary embodiments, and such variations are encompassed by the claims.

上記のように、少なくとも一つのメタマテリアル共振体を有するアンテナおよび低ロス性能で動作する少なくとも一つのメタマテリアル共振体を有するアンテナの開発方法を開示した。多くの実施形態を開示したが、これら開示について本開示の範囲および精神から逸脱することなく多くの変更および/または修正がなされ得ることは明らかである。   As described above, a method for developing an antenna having at least one metamaterial resonator and an antenna having at least one metamaterial resonator operating with low loss performance has been disclosed. While many embodiments have been disclosed, it will be apparent that many changes and / or modifications can be made to these disclosures without departing from the scope and spirit of the present disclosure.

Claims (27)

一または複数の周波数帯域の電磁信号を送受信するためのアンテナであって、
第1の側、前記第1の側に対向する第2の側、前記第1の側と前記第2の側との間に延びる第3の側および第4の側を有する誘電体基板と、
前記誘電体基板の表面に配置され、いくつかの自己相似の構造的特徴を有する少なくとも一つの放射エレメントと、
前記少なくとも一つの放射エレメントに接続され、前記少なくとも一つの放射エレメントと前記第1の側との間に延びる少なくとも一つのフィードラインと、
前記誘導体基板の同じ表面に配置され、前記少なくとも一つの放射エレメントの周辺に配置された少なくとも一つのメタマテリアル共振体とを備えている
ことを特徴とするアンテナ。
An antenna for transmitting and receiving electromagnetic signals in one or more frequency bands,
A dielectric substrate having a first side, a second side opposite the first side, a third side and a fourth side extending between the first side and the second side;
At least one radiating element disposed on a surface of the dielectric substrate and having several self-similar structural features;
At least one feed line connected to the at least one radiating element and extending between the at least one radiating element and the first side;
An antenna comprising: at least one metamaterial resonator disposed on the same surface of the dielectric substrate and disposed around the at least one radiating element.
請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体が、前記誘電体基板の前記第1の側、前記第2の側、前記第3の側、および前記第4の側の少なくとも一つに配置されている
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein
The at least one metamaterial resonator is disposed on at least one of the first side, the second side, the third side, and the fourth side of the dielectric substrate. Characteristic antenna.
請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体が、前記誘電体基板の前記第3の側および前記第4の側の少なくとも一つに配置されている
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein
The antenna, wherein the at least one metamaterial resonator is disposed on at least one of the third side and the fourth side of the dielectric substrate.
請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体が、隣接するものどうしが垂直に配置された複数のメタマテリアル共振体を有する
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein
The antenna, wherein the at least one metamaterial resonator includes a plurality of metamaterial resonators in which adjacent ones are vertically arranged.
請求項4に記載のアンテナにおいて、
前記複数のメタマテリアル共振体が、前記誘電体基板の前記第1の側、前記第2の側、前記第3の側、および前記第4の側の少なくとも一つに配置されている
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 4, wherein
The plurality of metamaterial resonators are disposed on at least one of the first side, the second side, the third side, and the fourth side of the dielectric substrate. And antenna.
請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体が、前記少なくとも一つの放射エレメントと同じ平面に配置されている
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein
The antenna, wherein the at least one metamaterial resonator is disposed in the same plane as the at least one radiating element.
請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記少なくとも一つの放射エレメントの前記いくつかの自己相似の構造的特徴が、複数のフラクタルエレメントを有する
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein
The antenna wherein the several self-similar structural features of the at least one radiating element comprise a plurality of fractal elements.
請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記少なくとも一つの放射エレメントが、略平面である
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein
The antenna according to claim 1, wherein the at least one radiating element is substantially flat.
請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記少なくとも一つの放射エレメントが、略平面の誘電体基板上に形成されている
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein
The antenna, wherein the at least one radiating element is formed on a substantially planar dielectric substrate.
請求項7に記載のアンテナにおいて、
前記複数のフラクタルエレメントが、略三角形状、略四角形状、および略五角形状のいずれか一つの特徴を有する
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 7, wherein
The antenna, wherein the plurality of fractal elements have any one of a substantially triangular shape, a substantially rectangular shape, and a substantially pentagonal shape.
請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記少なくとも一つの放射エレメントが、Cu、Au、およびITOの少なくとも一つを有する
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein
The antenna, wherein the at least one radiating element includes at least one of Cu, Au, and ITO.
請求項7に記載のアンテナにおいて、
前記複数のフラクタルエレメントが、コッホパターン、ブラックマン・コッホパターン、ロータスポッドパターン、シェルピンスキーパターン、亀甲パターン、および多角形パターンの少なくとも一つを有する
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 7, wherein
The antenna, wherein the plurality of fractal elements include at least one of a Koch pattern, a Blackman Koch pattern, a Lotus pod pattern, a Sherpinski pattern, a turtle shell pattern, and a polygon pattern.
請求項7に記載のアンテナにおいて、
前記複数のフラクタルエレメントが、少なくとも2の反復因数で生成されている
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 7, wherein
The antenna, wherein the plurality of fractal elements are generated with an iterative factor of at least 2.
請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記少なくとも一つの放射エレメントが、いくつかのボイドを有する
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein
The antenna characterized in that the at least one radiating element has several voids.
請求項14に記載のアンテナにおいて、
前記いくつかのボイドが、前記少なくとも一つの放射エレメント上に対称的に配置されている
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 14, wherein
The antenna, wherein the several voids are arranged symmetrically on the at least one radiating element.
請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体が、分割リング共振器を有する
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein
The antenna, wherein the at least one metamaterial resonator includes a split ring resonator.
請求項1に記載のアンテナにおいて、
前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体の共振周波数の許容誤差が、当該アンテナの動作周波数の±0.5〜5%である
ことを特徴とするアンテナ。
The antenna according to claim 1, wherein
The antenna characterized in that the tolerance of the resonance frequency of the at least one metamaterial resonator is ± 0.5 to 5% of the operating frequency of the antenna.
一または複数の周波数帯域の電磁信号を送受信するためのアンテナの製造方法であって、
前記アンテナは、第1の側、前記第1の側に対向する第2の側、前記第1の側と前記第2の側との間に延びる第3の側および第4の側を有する誘電体基板と、
前記誘電体基板の表面に配置され、いくつかの自己相似の構造的特徴を有する少なくとも一つの放射エレメントと、
前記少なくとも一つの放射エレメントに接続され、前記少なくとも一つの放射エレメントと前記第1の側との間に延びる少なくとも一つのフィードラインと、
前記誘導体基板の同じ表面に配置され、前記少なくとも一つの放射エレメントの周辺に配置された少なくとも一つのメタマテリアル共振体とを備えおり、
当該製造方法は、
所望の周波数で動作するように前記少なくとも一つの放射エレメントを拡大縮小するステップと、
前記少なくとも一つの放射エレメントの形状および幾何学的配置に依存する、前記少なくとも一つの放射エレメントの電界および磁界の方向を決定するステップと、
前記誘電体基板上に前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置を決定するステップとを備えている
ことを特徴とするアンテナの製造方法。
A method of manufacturing an antenna for transmitting and receiving electromagnetic signals in one or more frequency bands,
The antenna has a first side, a second side opposite to the first side, a third side and a fourth side extending between the first side and the second side. A body substrate;
At least one radiating element disposed on a surface of the dielectric substrate and having several self-similar structural features;
At least one feed line connected to the at least one radiating element and extending between the at least one radiating element and the first side;
Comprising at least one metamaterial resonator disposed on the same surface of the dielectric substrate and disposed around the at least one radiating element;
The manufacturing method is
Scaling the at least one radiating element to operate at a desired frequency;
Determining the direction of the electric and magnetic fields of the at least one radiating element depending on the shape and geometry of the at least one radiating element;
Determining a number of positions for disposing the at least one metamaterial resonator on the dielectric substrate.
請求項18に記載のアンテナの製造方法において、
前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置が、前記誘電体基板の前記第1の側、前記第2の側、前記第3の側、および前記第4の側の少なくとも一つにある
ことを特徴とするアンテナの製造方法。
The method of manufacturing an antenna according to claim 18,
Several positions for disposing the at least one metamaterial resonator are at least on the first side, the second side, the third side, and the fourth side of the dielectric substrate. An antenna manufacturing method characterized by being in one.
請求項18に記載のアンテナの製造方法において、
前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置が、前記誘電体基板の前記第3の側および前記第4の側の少なくとも一つにある
ことを特徴とするアンテナの製造方法。
The method of manufacturing an antenna according to claim 18,
A method for manufacturing an antenna, wherein several positions for arranging the at least one metamaterial resonator are on at least one of the third side and the fourth side of the dielectric substrate. .
請求項18に記載のアンテナの製造方法において、
当該アンテナのいくつかの仕様を作成するステップ、および
前記少なくとも放射エレメントの形状を反復的に決定するステップの少なくとも一つを備えている
ことを特徴とするアンテナの製造方法。
The method of manufacturing an antenna according to claim 18,
A method for manufacturing an antenna, comprising: creating several specifications of the antenna; and repetitively determining the shape of the at least radiating element.
請求項21に記載のアンテナの製造方法において、
所望の周波数で動作するように前記少なくとも一つの放射エレメントを拡大縮小するステップ、
前記少なくとも一つの放射エレメントの電界および磁界の方向を決定するステップ、
前記誘電体基板上に前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置を決定するステップ、
当該アンテナのいくつかの仕様を作成するステップ、および
前記少なくとも放射エレメントの形状を反復的に決定するステップの少なくとも一つを、少なくとも1回実行する
ことを特徴とするアンテナの製造方法。
The method of manufacturing an antenna according to claim 21,
Scaling the at least one radiating element to operate at a desired frequency;
Determining the direction of the electric and magnetic fields of the at least one radiating element;
Determining several positions for disposing the at least one metamaterial resonator on the dielectric substrate;
A method for manufacturing an antenna, comprising performing at least one of the steps of creating several specifications of the antenna and repetitively determining the shape of the at least radiating element.
請求項21に記載のアンテナの製造方法において、
前記少なくとも一つの放射エレメントを拡大縮小するステップ、
前記少なくとも一つの放射エレメントの電界および磁界の方向を決定するステップ、
前記誘電体基板上に前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置を決定するステップ、
当該アンテナのいくつかの仕様を作成するステップ、および
前記少なくとも放射エレメントの形状を反復的に決定するステップを、少なくとも1回実行する
ことを特徴とするアンテナの製造方法。
The method of manufacturing an antenna according to claim 21,
Scaling the at least one radiating element;
Determining the direction of the electric and magnetic fields of the at least one radiating element;
Determining several positions for disposing the at least one metamaterial resonator on the dielectric substrate;
A method for manufacturing an antenna, comprising: creating several specifications of the antenna; and repetitively determining the shape of at least the radiating element.
請求項18に記載のアンテナの製造方法において、
所望の周波数で動作するように前記少なくとも一つの放射エレメントを拡大縮小するステップ、
前記少なくとも一つの放射エレメントの電界および磁界の方向を決定するステップ、および
前記誘電体基板上に前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を配置するためのいくつかの位置を決定するステップを、それぞれ、少なくとも1回実行する
ことを特徴とするアンテナの製造方法。
The method of manufacturing an antenna according to claim 18,
Scaling the at least one radiating element to operate at a desired frequency;
Determining at least one direction of electric and magnetic fields of the at least one radiating element, and determining several positions for disposing the at least one metamaterial resonator on the dielectric substrate, respectively A method of manufacturing an antenna, which is performed once.
請求項18に記載のアンテナの製造方法において、
前記誘電体基板の表面に前記少なくとも一つの放射エレメントを配置するステップと、
前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体を、前記少なくとも一つの放射エレメントと同じ平面および前記誘電体基板の同じ表面に配置するステップとを備えている
ことを特徴とするアンテナの製造方法。
The method of manufacturing an antenna according to claim 18,
Disposing the at least one radiating element on a surface of the dielectric substrate;
And disposing the at least one metamaterial resonator on the same plane as the at least one radiating element and on the same surface of the dielectric substrate.
請求項18に記載のアンテナの製造方法において、
前記少なくとも一つのメタマテリアル共振体が、隣接するものどうしが垂直に配置された複数のメタマテリアル共振体からなる
ことを特徴とするアンテナの製造方法。
The method of manufacturing an antenna according to claim 18,
The method of manufacturing an antenna, wherein the at least one metamaterial resonator includes a plurality of metamaterial resonators in which adjacent ones are vertically arranged.
請求項18に記載のアンテナの製造方法において、
前記ステップの少なくとも一つを、コンピュータソフトウェアによって実行する
ことを特徴とするアンテナの製造方法。
The method of manufacturing an antenna according to claim 18,
An antenna manufacturing method, wherein at least one of the steps is performed by computer software.
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