JP4163735B2 - アンテナ最適設計方法、プログラム及びアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ：Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ）を用いて、アンテナ素子面上に金属パッチが配置されている構造を有するアンテナの構造を設計するためのアンテナ最適設計方法、当該アンテナ最適設計方法を実施するためのプログラム及び当該アンテナ最適設計方法によって設計されたアンテナに関する。

特に、本発明は、ＩＭＴ２０００方式における移動通信端末用内蔵アンテナに用いられる平面逆Ｆ型アンテナ、平面逆Ｌ型アンテナ、メアンダライン型アンテナや、ＩＥＥＥ８０２．１１によって標準化されている無線ＬＡＮ用アンテナ等の小型マルチバンドアンテナの構造を設計するためのアンテナ最適設計方法、当該アンテナ最適設計方法を実施するためのプログラム及び当該アンテナ最適設計方法によって設計されたアンテナに関する。

従来、アンテナ素子面上に金属パッチが配置されている構造を有するアンテナの最適設計方法の１つとして、非特許文献１に示す遺伝的アルゴリズムを用いてマイクロストリップアンテナの構造を設計するためのアンテナ最適設計方法を利用するものが知られている。

図１を参照して、かかる従来のアンテナの最適設計方法について説明する。

かかるアンテナは、図１（ａ）に示すように、表面が金属の地板１００ａと、地板１００ａに平行に形成されており表面上に金属パッチが設けられているアンテナ素子面１００ｂと、地板１００ａに接続されておりアンテナ素子面１００ｂ上の金属パッチに給電する給電点１００ｃと、アンテナ素子面１００ｂ上の金属パッチと地板１００ａ上の金属表面とを短絡する短絡素子１００ｄとによって構成されている。なお、地板１００ａとアンテナ素子面１００ｂとの間は、空気又は誘電体で充たされているものとする。

なお、本発明に係るアンテナには、メアンダライン型アンテナや平面逆Ｆ型アンテナや平面逆Ｌ型アンテナや小型マルチバンドアンテナ等のアンテナ素子面上に金属パッチ（メアンダライン）が配置されている構造を有する全てのアンテナが含まれるものとする。

図１（ｂ）に示すように、アンテナ素子面１００ｂ上の金属パッチが、大きさの等しい格子状の長方形（正方形を含む。以下同じ。）のブロックに分割される。次に、各ブロックに対して、１ビットの染色体が割り当てられる。そして、各ブロックにおける金属パッチを除去するか否かについて決定される。例えば、図１（ｂ）に示すように、染色体が「０」であるブロックにおける金属パッチは除去される一方、染色体が「１」であるブロックにおける金属パッチは除去されないように構成されている。

このように、従来のアンテナの最適設計方法では、所定の評価関数を用いた遺伝的アルゴリズムによって、任意形状のアンテナの中から最適なアンテナを構成するための最適な染色体を探索するように構成されている。

なお、図１（ｂ）において、金属パッチの番号は、当該金属パッチに付与されたユニット番号である。

また、従来、特許文献１に示すような遺伝的アルゴリズムを用いたアンテナの最適設計方法も知られている。

（特許文献１）特開平２００１−２５１１３４号公報
（非特許文献１）丸山珠美、長敬三著、「多周波共用アンテナのＧＡによる設計法の検討」、２００３年電子情報通信学会ソサイエティ大会、Ｂ−１−１９８
（非特許文献２）大平昌敬、出口博之、辻幹男、蟹沢宏著、「任意形状の結合窓を有する方形導波管の解析」、ＭＷ２００３−２１２、ｐｐ．２５−３０、２００３
しかしながら、従来の非特許文献１に示すアンテナの最適設計方法を利用する方法には、図１（ｂ）に示すように、２つの金属パッチが１つの頂点のみで接触する構造（例えば、ユニット番号「Ｂ１」と「Ｂ２」の金属パッチや、ユニット番号「Ｂ３」と「Ｂ４」の金属パッチ等）が発生する。

かかる構造を含むアンテナは、一般に、以下のような問題点があった。

（Ａ）２つの金属パッチの接触点においてメアンダラインの幅が極端に狭いため、使用可能な周波数帯域が著しく狭帯域になる。

（Ｂ）乱数によって染色体を構成する場合、メアンダラインが連続した形状になりにくいため、遺伝的アルゴリズムにおける最適解の算出に時間がかかる。

（Ｃ）掘削機等を用いた製造ができない。

（Ｄ）製造誤差による特性劣化を招きやすい。

また、かかる構造は、アンテナを構成するアンテナ素子面の分割数を増やすごとに多く発生するため、遺伝的アルゴリズムによる最適化をどんなに繰り返しても、かかる構造を完全に消去することはほとんど不可能であるという問題点があった。

また、従来の特許文献１に示すアンテナの最適設計方法には、メアンダライン型アンテナの構造を設計するためのアンテナ最適化方法の記載については何ら触れられていなかった。

そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、２つの金属パッチが１つの頂点のみで接触する構造を排除することができると共に、金属パッチの配置方法を指示する染色体の最適解の算出時間を低減することができるアンテナ最適設計方法、当該アンテナ最適設計方法を実施するためのプログラム及び当該アンテナ最適設計方法によって設計されたアンテナを提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、遺伝的アルゴリズムを用いて、迷路を生成するための迷路生成方法であって、所定形状に所定平面を分割することによってブロックを生成する工程と、生成された前記ブロックの１ブロックおきに、壁を設定する基準点ブロックを設定する工程と、前記基準点ブロックに対して１辺で隣接するブロックにおける壁の設定方法を決定する染色体を該基準点ブロックに割り当てる工程と、前記遺伝的アルゴリズムによって、最適な迷路を生成するために、各基準点ブロックに割り当てられる最適な前記染色体を探索する工程とを具備することを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、遺伝的アルゴリズムを用いて、アンテナ素子面上に金属パッチが配置されている構造を有するアンテナの構造を設計するためのアンテナ最適設計方法であって、前記アンテナ素子面上の金属パッチを、所定形状に分割することによってブロックを生成する工程と、生成された前記ブロックの１ブロックおきに基準点ブロックを設定する工程と、前記基準点ブロックに対して１辺で隣接するブロックにおける金属パッチの配置方法を決定する染色体を該基準点ブロックに割り当てる工程と、前記染色体によって一意に決まる前記アンテナの特性を算出する工程と、前記遺伝的アルゴリズムによって、前記アンテナの特性が最適となるように、各基準点ブロックに割り当てられる最適な前記染色体を探索する工程とを具備することを要旨とする。

本発明の第２の特徴において、前記アンテナが」、前記アンテナ素子面に平行に形成されており、表面に金属パッチが配置されている無給電素子面を具備し、前記ブロックを生成する工程において、前記アンテナ素子面及び前記無給電素子面上の金属パッチを所定形状に分割してもよい。

本発明の第２の特徴において、前記アンテナが、表面が金属の地板と、前記アンテナ素子面上の金属パッチ及び該地板上の金属表面を短絡する短絡素子と、該地板に接続されており該アンテナ素子面上の金属パッチに給電する給電点とを具備し、前記短絡素子及び前記給電点が接続されているブロックには前記金属パッチが配置されるように構成されていてもよい。

本発明の第２の特徴において、前記アンテナが、表面が金属の地板と、表面に金属パッチが配置されている短絡素子面とを具備し、前記アンテナ素子面上の金属パッチと前記地板上の金属表面とを短絡する短絡素子が、前記短絡素子面に配置された金属パッチによって構成され、前記ブロックを生成する工程において、前記アンテナ素子面及び前記短絡素子面上の金属パッチを、所定形状に分割することによってブロックを生成してもよい。

本発明の第２の特徴において、前記アンテナが、中心導体が前記アンテナ素子面上の金属パッチに接続されており外導体が前記地板上の金属表面に接続されている給電点を具備し、前記染色体が、前記短絡素子面における前記給電点の位置座標を含んでもよい。

本発明の第２の特徴において、前記アンテナの特性として、複数の周波数におけるリターンロス特性及び利得特性が用いられていてもよい。

本発明の第２の特徴において、前記金属パッチの配置方法を決定する工程において、所定のブロックを取り囲む全てのブロックにおける金属パッチが除去されるように決定された場合、該所定のブロックにおける金属パッチを除去するように決定してもよい。

本発明の第２の特徴において、前記金属パッチの配置方法を決定する工程において、所定のブロックを取り囲む全てのブロックにおける金属パッチが除去されないように決定された場合、該所定のブロックにおける金属パッチを除去しないように決定してもよい。

本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係るアンテナ最適設計方法を実施するためのプログラムであることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第２の特徴に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたアンテナであることを要旨とする。

従来技術に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたメアンダライン型アンテナの構造を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたメアンダライン型アンテナの構造を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るメアンダライン型アンテナのアンテナ素子面の詳細図である。 本発明の第１の実施形態に係るメアンダライン型アンテナのアンテナ素子面に設けられた基準点ブロックを示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ最適設計方法の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において、アンテナ素子面を形成する動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において、基準点ブロックが隣接するブロックにおける金属パッチの除去方法を指示する動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたメアンダライン型アンテナのリターンロス特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたメアンダライン型アンテナの構造を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るメアンダライン型アンテナのアンテナ素子面の詳細図である。 本発明の第２の実施形態に係るメアンダライン型アンテナのアンテナ素子面に設けられた基準点ブロックを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において、基準点ブロックが隣接するブロックにおける金属パッチの除去方法を指示する動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたメアンダライン型アンテナのリターンロス特性を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナの構造を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において、基準点ブロックが隣接するブロックにおける金属パッチの除去方法を指示する動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において、基準点ブロックが隣接するブロックにおける金属パッチの除去方法を指示する動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたメアンダライン型アンテナの構造を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたメアンダライン型アンテナのリターンロス特性を示すグラフである。 本発明の第１乃至第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法における遺伝的アルゴリズムの動作を示すフローチャートである。 本発明の第１乃至第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法における遺伝的アルゴリズムによって、世代ごとにリターンロス特性及び利得特性が変化する様子を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において最適化されたアンテナの一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において最適化されたアンテナの特性を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において最適化された平面逆Ｆ型アンテナの一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において最適化された平面逆Ｆ型アンテナのアンテナ素子面の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において最適化された平面逆Ｆ型アンテナの特性を示すグラフである。 本発明の変更例に係るアンテナ最適設計方法を説明するための図である。

＜第１の実施形態＞
図２乃至図８を参照して、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ最適設計方法について説明する。

図２は、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたアンテナ（以下、メアンダライン型アンテナ）の構造を示す図である。

本実施形態に係るメアンダライン型アンテナは、図２に示すように、表面が金属の地板１００ａと、地板１００ａに平行に形成されており表面上に金属パッチが設けられているアンテナ素子面１００ｂと、地板１００ａに接続されておりアンテナ素子面１００ｂ上の金属パッチに給電する給電点１００ｃと、アンテナ素子面１００ｂ上の金属パッチ及び地板１００ａ上の金属表面を短絡する短絡素子１００ｄとによって構成されている。

図３に、アンテナ素子面１００ｂの詳細構造の一例について示す。図３は、アンテナ素子面１００ｂ上の金属パッチを、縦方向に１１個に分割し、かつ、横方向に１１個に分割することによって、１１×１１個のブロックが生成された場合の例を示す。図３に示すように、本実施形態に係るアンテナ素子面１００ｂは、各ブロック同士が、１点ではなく１辺で隣接するメアンダラインの形状となっている。

図４は、アンテナ素子面１００ｂ上に設定された基準点ブロックを説明するための図である。図４に示すように、基準点ブロックは、アンテナ素子面１００ｂ上に生成されたブロックの１ブロックおきに設定されている。

なお、かかる基準点ブロックに対して、遺伝的アルゴリズムによる最適化の対象である染色体が割り当てられる。従来技術に係るアンテナ最適設計方法では、各ブロックに対して１ビット（２値）の染色体が割り当てられていたが、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法では、基準点ブロックに対して２ビット（４値）の染色体が割り当てられるように構成されている。

また、かかる染色体は、後述するように、該染色体が割り当てられた基準点ブロックに１辺で隣接するブロックにおける金属パッチの配置方法（除去方法又は設置方法）を指示するものである。

なお、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法は、「迷路生成アルゴリズム（棒倒し法）」を参考にして発明されたものであり、遺伝的アルゴリズムにおける染色体と「迷路生成アルゴリズム」とをどのように結びつけるかを考案した点、及び、かかる発明をメアンダライン型アンテナの自動最適設計に適用した点が新しい。

ここで、「迷路生成アルゴリズム」を採用しているのは、連続したラインを任意に生成するためであり、迷路を生成するためではない点に注意すべきである。そのため、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法は、かかる「迷路生成アルゴリズム」を常にそのまま用いる必要はなく、多少のアレンジが可能であるという点に注意すべきである。

図５乃至図７を参照して、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によってメアンダライン型アンテナ（アンテナ素子面１００ｂ）を設計する動作について説明する。図６（ａ）に示すように、アンテナ素子面１００ｂは、初期状態において、その表面が金属パッチ（金属面）によって覆われているものと仮定する。

図５に示すように、ステップＳ１００１において、アンテナ素子面１００ｂ上の金属パッチを、所定形状に（例えば、縦方向の３以上の奇数に分割し、かつ、横方向の３以上の奇数に）分割することによって、ブロックを生成する。例えば、図６（ｂ）に示すように、アンテナ素子面１００ｂ上の金属パッチをＮ×Ｍ個（図６の例では、１１×１１個）の長方形のブロックに分割する。

ステップＳ１００２において、生成されたブロックの１ブロックおきに基準点ブロックを設定し、当該基準点ブロックに染色体を割り当てる。例えば、図６（ｂ）に示すように、生成されたブロックの１ブロックおきに、基準点ブロック（迷路生成アルゴリズムにおける「壁」）＃１乃至＃２１を作成し、当該基準点ブロック＃１乃至＃２１のそれぞれに対して、２ビット（４値）の染色体を割り当てる。

ステップＳ１００３において、当該基準点ブロックに位置する金属パッチを削除する。ステップＳ１００４において、各基準点ブロック＃１乃至＃２１に割り当てられた染色体に基づいて、当該基準点ブロック＃１乃至＃２１に対して１辺で隣接するブロックにおける金属パッチの除去方法を決定する。そして、図６（ｃ）に示すように、決定された除去方法に従って、各基準点ブロックの隣接ブロックの金属パッチを順次除去していくことによって、アンテナ素子面１００ｂにおけるメアンダラインを形成する。

なお、他の基準点ブロックにおける染色体の指示によって既に金属パッチが除去されている隣接ブロックに対しては、金属パッチの除去処理を行わない。

ここで、図７を参照して、染色体によって上述の金属パッチの除去方法を指示する方法について説明する。以下、図７（ａ）に示すように、アンテナ素子面１００ｂ上で基準点ブロック＃１乃至＃２５が設定されているものとする。なお、かかる染色体に含まれ得る２ビットは、「００」、「０１」、「１０」、「１１」のいずれかである。

第１に、図７（ｂ）を参照して、図７（ａ）に示す基準点ブロックのうち、一番左の列における基準点ブロック＃１乃至＃５に割り当てられた染色体の場合について説明する。

かかる場合、図７（ｂ）に示すように、基準点ブロックに対して「００」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロックに隣接するブロックＡにおける金属パッチが除去される。

また、基準点ブロックに対して「０１」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロックに隣接するブロックＢにおける金属パッチが除去される。

また、基準点ブロックに対して「１０」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロックに隣接するブロックＣにおける金属パッチが除去される。

さらに、基準点ブロックに対して「１１」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロックに隣接するブロックＤにおける金属パッチが除去される。

第２に、図７（ｃ）及び（ｄ）を参照して、その他の基準点ブロック＃６乃至＃２５に割り当てられた染色体の場合について説明する。

かかる場合、図７（ｃ）及び（ｄ）に示すように、基準点ブロックに対して「００」の染色体が割り当てられている場合、当該基準点ブロックに隣接するブロックＡにおける金属パッチが除去される。

また、基準点ブロックに対して「１０」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロックに隣接するブロックＣにおける金属パッチが除去される。

さらに、基準点ブロックに対して「１１」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロックに隣接するブロックＤにおける金属パッチが除去される。

なお、基準点ブロックに対して「１０」の染色体が割り当てられている場合は、図７（ｃ）に示すように、当該基準点ブロックに隣接する全てのブロックにおける金属パッチが除去されないように構成されていてもよいし、また、図７（ｄ）に示すように、当該基準点ブロックに隣接するブロックＡ（Ｃ又はＤであってもよい）における金属パッチが除去されるように構成されていてもよい。

なお、本実施形態では、短絡素子１００ｄ及び給電点１００ｃに接続される部分（図７（ａ）に示すブロックＢ５）は、金属パッチが除去されること無く常に設置されているように構成されている。

ステップＳ１００１乃至Ｓ１００４によって形成されたメアンダライン型アンテナのアンテナ素子面１００ｂでは、全てのブロックが、頂点同士ではなく、辺同士で隣接する構造となっている。

本実施形態に係るアンテナ最適設計方法では、上述のステップＳ１００１乃至Ｓ１００４によって形成されたメアンダライン型アンテナの特性が最適となるように、遺伝的アルゴリズムによって、各基準点ブロックに割り当てる最適な染色体を探索するように構成されている。

すなわち、遺伝的アルゴリズムを用いて、所定の評価関数を最大（或いは、最小）とする迷路（アンテナ素子面１００ｂ）の形状を求める問題を解決することによって、上述の最適な染色体を探索することができる。

本実施形態に係るアンテナ最適設計方法において、上述の非特許文献１と同様の評価関数を用いて「第１の周波数ｆ１：第２の周波数ｆ２：第３の周波数ｆ３」が「０．９：１．５：１．９」となる３つの異なる周波数でリターンロスを小さくする評価関数を求めた場合に、最終的に形成されたメアンダライン型アンテナのアンテナ素子面１００ｂの構造を図２に示し、かかるメアンダライン型アンテナにおけるリターンロス特性を図８に示す。

図８に示すように、かかる場合、３つの異なる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３において「リターンロスが−８ｄＢ以下である」という条件を満たしている。また、かかる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の周辺の周波数においてもリターンロスが小さくなっており、周波数帯域が狭くなっていないことが確認できる。

本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によれば、基準点ブロック＃１乃至＃２１に対して１辺で隣接するブロックにおける金属パッチを除去するように構成されているため、２つの金属パッチの接触点においてメアンダラインの幅が極端に狭いため、使用可能な周波数帯域が著しく狭帯域になるという問題点を解決することができる。

また、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によれば、基準点ブロック＃１乃至＃２１に対して１辺で隣接するブロックにおける金属パッチを除去するように構成されているため、掘削機等を用いて製造することができ、かつ、製造誤差が低減される。

また、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によれば、染色体が基準点ブロックに対して１辺で隣接するブロックにおける金属パッチの除去方法を指示するものであるため、各ブロックの金属パッチを除去するか否かについて指示する染色体の最適解の算出時間と比べて、染色体の最適解の算出時間を低減することができる。

＜第２の実施形態＞
図９乃至図１３を参照して、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ最適設計方法について説明する。以下、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法について、上述の第１の実施形態に係るアンテナ最適設計方法との相違点を主として説明する。

図９は、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたメアンダライン型アンテナの構造を示す図である。図１０は、図９に示すメアンダライン型アンテナのアンテナ素子面を詳細に説明するための図である。

上述の第１の実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたメアンダライン型アンテナのアンテナ素子面１００ｂでは、図３に示すように、全てのブロックにおける金属面パッチは、いずれかの辺で他のブロックにおける金属パッチに接続されており、その結果、給電点１００ｃとラインで接続されているのに対し、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたメアンダライン型アンテナのアンテナ素子面１００ｂでは、図１０における破線による楕円の領域で示すように、給電点１００ｃと接続されるラインが存在せずに無給電の状態となる金属パッチ（無給電パッチ、無給電ライン又は無給電素子面）が存在している。

本実施形態に係るアンテナ最適設計方法は、このように、無給電パッチの効果も入れたメアンダライン型アンテナを最適に設計するときに有効となる方法である。

図１１及び図１２を参照して、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によってメアンダライン型アンテナ（アンテナ素子面１００ｂ）を設計する動作について説明する。本実施形態に係るアンテナ最適設計方法は、染色体によって上述の金属パッチの除去方法を指示する方法を除いて、上述の第１の実施形態に係るアンテナ最適設計方法と同一である。

ここで、染色体によって上述の金属パッチの除去方法を指示する方法について説明する。以下、図１１に示すように、アンテナ素子面１００ｂ上で基準点ブロック＃１乃至＃３６が設定されているものとする。

なお、図１１に示す基準点ブロックのうち、基準点ブロック＃１乃至＃２４に割り当てられた染色体には、「００」、「０１」、「１０」、「１１」のいずれか２ビットが含まれ得る。

また、図１１に示す基準点ブロックのうち、基準点ブロック＃２７乃至＃３６に割り当てられた染色体には、「０」又は「１」のいずれか１ビットが含まれ得る。

第１に、図１２を参照して、基準点ブロック＃１乃至＃２４に割り当てられた染色体の場合について説明する。

かかる場合、図１２（ａ）に示すように、基準点ブロック＃１乃至＃２４に対して「００」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロック＃１乃至＃２４に隣接する全てのブロックにおける金属パッチが除去されない。

また、図１２（ｂ）に示すように、基準点ブロック＃１乃至＃２４に対して「０１」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロック＃１乃至＃２４の右横に隣接するブロックＤにおける金属パッチが除去される。

また、図１２（ｃ）に示すように、基準点ブロック＃１乃至＃２４に対して「１０」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロック＃１乃至＃２４の縦下に隣接するブロックＡにおける金属パッチが除去される。

さらに、図１２（ｄ）に示すように、基準点ブロック＃１乃至＃２４に対して「１１」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロック＃１乃至＃２４の右横に隣接するブロックＤ及び当該基準点ブロック＃１乃至＃２４の縦下に隣接するブロックＡにおける金属パッチが除去される。

すなわち、基準点ブロック＃１乃至＃２４に対して割り当てられた染色体の第１ビットが「０」である場合（すなわち、「００」又は「０１」である場合）、当該基準点ブロック＃１乃至＃２４の縦方向に隣接する片側のブロックにおける金属パッチが除去され、基準点ブロック＃１乃至＃２４に対して割り当てられた染色体の第２ビットが「０」である場合（すなわち、「００」又は「１０」である場合）、当該基準点ブロック＃１乃至＃２４の横方向に隣接する片側のブロックにおける金属パッチが除去される。

第２に、基準点ブロック＃２６に割り当てられた染色体の場合について説明する。図１１の例では、基準点ブロック＃２６の縦下に隣接するブロックＢ６における金属パッチには、給電点１００ｃ及び短絡素子１００ｄが接続されているものと仮定する。したがって、基準点ブロック＃２６の縦下に隣接するブロックＢ６における金属パッチは、除去されることなく常に設置されるものと仮定した。

すなわち、基準点ブロック＃２６に対して「０」の染色体が割り当てられている場合、当該基準点ブロック＃２６の左横に隣接するブロックＢ７における金属パッチが除去され、基準点ブロック＃２６に対して「１」の染色体が割り当てられている場合、当該基準点ブロック＃２６に隣接するいずれのブロックにおける金属パッチも除去されないように構成されている。

第３に、アンテナ素子面１００ｂの縦方向の最も上の列又は横方向の最も左の列に位置する基準点ブロック＃２７乃至＃３６に割り当てられた染色体の場合について説明する。

基準点ブロック＃２７乃至＃３６に対して「０」の染色体が割り当てられている場合、当該基準点ブロック＃２７乃至＃３６における金属パッチが除去され、基準点ブロック＃２７乃至＃３６に対して「１」の染色体が割り当てられている場合、当該基準点ブロック＃２７乃至＃３６における金属パッチが除去されないように構成されている。

なお、本実施形態において、左と右、上と下を全て入れ替えた場合であっても、本発明を実現できることは言うまでもない。

本実施形態に係るアンテナ最適設計方法は、上述の「迷路生成アルゴリズム」の場合と同様に、基準点ブロック（壁）という概念を利用するが、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法の場合は、上述の「迷路生成アルゴリズム」の場合のように、一本道でスタート地点からゴール地点に辿り着く必然性は、必ずしもない。

したがって、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法は、上述の「迷路生成アルゴリズム」に対して、フレキシビリティを向上させ、無給電ラインや無給電パッチが存在するように改良を加えたものであると言うことができる。

本実施形態に係るアンテナ最適設計方法において、上述の非特許文献１と同様の評価関数を用いて「第１の周波数ｆ１：第２の周波数ｆ２：第３の周波数ｆ３」が「０．９：１．５：１．９」となる３つの異なる周波数でリターンロスを小さくする評価関数を求めた場合に、最終的に形成されたメアンダライン型アンテナのアンテナ素子面１００ｂの構造を図１１に示し、かかるメアンダライン型アンテナにおけるリターンロス特性を図１３に示す。

図１３に示すように、かかる場合、３つの異なる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３において「ＶＳＷＲが２以下である」及び「リターンロスが−１０ｄＢ以下である」という条件を満たしている。また、かかる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の周辺の周波数においてもリターンロスが小さくなっており、周波数帯域が狭くなっていないことが確認できる。

＜第３の実施形態＞
図１４乃至図１８を参照して、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法について説明する。以下、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法について、上述の第１の実施形態に係るアンテナ最適設計方法との相違点を主として説明する。

図１４に示すように、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって設計されたアンテナは、地板１００ａ及びアンテナ素子面１００ｂが同一平面内に設けられている。また、かかるアンテナでは、地板１００ａとアンテナ素子面１００ｂとの間に、短絡素子１００ｄ及び給電点１００ｃが配置される領域（短絡素子面１００ｅ）が設けられている。

ここで、給電点１００ｃは、中心導体がアンテナ素子面１００ｂ上の金属パッチに接続され、外導体が地板１００ａ上の金属表面に接続されるように構成されている。また、短絡素子１００ｄは、アンテナ素子面１００ｂの金属パッチと地板１００ａ上の金属表面とを短絡するように構成されている。

図１４乃至及び図１６を参照して、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によってメアンダライン型アンテナ（アンテナ素子面１００ｂ、短絡素子面及び給電点面）を設計する動作について説明する。本実施形態に係るアンテナ最適設計方法は、染色体によって上述の金属パッチの除去方法を指示する方法を除いて、上述の第１の実施形態に係るアンテナ最適設計方法と同一である。

ここで、染色体によって上述の金属パッチの除去方法を指示する方法について説明する。以下、図１４に示すように、アンテナ素子面１００ｂ上で基準点ブロック＃１乃至＃２４が設定されているものとする。

なお、図１４に示す基準点ブロックのうち、基準点ブロック＃１乃至＃２１に割り当てられた染色体には、「００」、「０１」、「１０」、「１１」のいずれか２ビットが含まれ得る。

また、図１４に示す基準点ブロックのうち、基準点ブロック＃２２乃至＃２４に割り当てられた染色体には、「０」又は「１」のいずれか１ビットが含まれ得る。

第１に、図１５を参照して、基準点ブロック＃１乃至＃２１に割り当てられた染色体の場合について説明する。

かかる場合、図１５（ａ）に示すように、基準点ブロック＃１乃至＃２１に対して「００」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロック＃１乃至＃２１に隣接する全てのブロックにおける金属パッチが除去されない。

また、図１５（ｂ）に示すように、基準点ブロック＃１乃至＃２１に対して「０１」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロック＃１乃至＃２１の縦上に隣接するブロックＣにおける金属パッチが除去される。

また、図１５（ｃ）に示すように、基準点ブロック＃１乃至＃２１に対して「１０」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロック＃１乃至＃２１の左横に隣接するブロックＡにおける金属パッチが除去される。

さらに、図１５（ｄ）に示すように、基準点ブロック＃１乃至＃２１に対して「１１」の染色体が割り当てられていると、当該基準点ブロック＃１乃至＃２１の左横に隣接するブロックＡ及び当該基準点ブロック＃１乃至＃２１の縦上に隣接するブロックＣにおける金属パッチが除去される。

第２に、アンテナ素子面１００ｂの横方向の最も右の列に位置する基準点ブロック＃２２乃至＃２４に割り当てられた染色体の場合について説明する。

基準点ブロック＃２２乃至＃２４に対して「０」の染色体が割り当てられている場合、当該基準点ブロック＃２２乃至＃２４における金属パッチが除去され、基準点ブロック＃２２乃至＃２４に対して「１」の染色体が割り当てられている場合、当該基準点ブロック＃２２乃至＃２４における金属パッチが除去されないように構成されている。

また、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法では、アンテナ素子面１００ｂに対してだけでなく、アンテナ素子面１００ｂと地板１００ａとの境界領域である短絡素子面１００ｅに対しても基準ブロックを設定するように構成されている。

この結果、アンテナ素子面１００ｂと地板１００ａとを短絡する短絡素子１００ｄの数を任意に選択することが可能となる（図１４の例では、０〜８までの任意の数の短絡素子１００ｄを設けるように選択することができる）。したがって、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法では、平面逆Ｆ型アンテナや平面逆Ｌ型アンテナが生成され易くなる。

また、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法では、染色体は、短絡素子面１００ｅにおける給電点１００ｃの位置座標ＦＰを、後述する遺伝的アルゴリズムで用いられる染色体に含めるように構成されていてもよい。

この結果、給電点１００ｃは、遺伝的アルゴリズムによって、アンテナ特性を最適とする位置に設けられ得る。

また、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法では、基準ブロックに対して１辺で隣接しないブロック（例えば、図１４のブロックＹ）は、必ず金属パッチが設置されるように構成されている。

これは、一見、アンテナの構造の自由度に制約を与え、最適解として得られるアンテナの構造が制限されているように見える。

しかしながら、図１６（ａ）に示すように、所定のブロックＡを取り囲む全てのブロックにおける金属パッチが除去されないように決定された場合、当該所定のブロックＡは、金属パッチが設置されたブロックと同一視することができる。

特に、解析手法に、ワイヤグリッドモデルのモーメント法やＦＤＴＤ法等、ワイヤ上に電流が流れると仮定する手法を用いる場合は、図１６（ａ）の２つのモデルは、全く同じ解析モデルとなる。

したがって、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法では、所定のブロックＡを取り囲む全てのブロックにおける金属パッチが除去されないように決定された場合、当該所定のブロックＡにおける金属パッチ（孤立パッチ）を除去しないように決定することができる。

また、図１６（ｂ）に示すように、所定のブロックＢを取り囲む全てのブロックにおける金属パッチが除去されるように決定された場合、ブロックの大きさが十分小さいとき（すなわち、メッシュが十分細かいとき）、そこに流れる電流の影響が小さいため、かかる所定のブロックＢにおける金属パッチを除去してもアンテナの特性にはほとんど影響は無い。

したがって、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法では、所定のブロックＢを取り囲む全てのブロックにおける金属パッチが除去されるように決定された場合、当該所定のブロックＢにおける金属パッチ（孤立パッチ）を除去するように決定することができる。

本実施形態に係るアンテナ最適設計方法において、上述の第１及び第２の実施形態と同様の評価関数を用いて、９００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ、２．０ＧＨｚの３つの周波数で共振するという条件を入れて遺伝的アルゴリズムを用いてアンテナの設計を行った場合に、最終的に形成されたアンテナの構造を図１７に示し、かかるアンテナにおけるリターンロス特性を図１８に示す。

かかる場合、図１７に示すように、短絡素子１００ｄの数が「４」で、空電点１００ｃが給電素子面１００ｅの端に配置され、メアンダライン状に変形された平面逆Ｌ型アンテナが設計された。なお、かかるアンテナは、頂点同士のみの交わりを含んでいない。

また、図１８に示すように、かかる場合、所望の９００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ、２．０ＧＨｚの３つの周波数で、リターンロス１０ｄＢ以上を満たし共振している。

図１８において、上述の孤立パッチを除去した場合のリターンロス特性を破線で示し、上述の孤立パッチを残している場合のリターンロス特性を実線で示しているが、両ケースにおいて、リターンロス特性はほとんど変化していないことが確認できる。

本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によれば、短絡素子の位置及び給電点の位置を自由に変更することができる。

なお、図２１に、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって、３６ｍｍ×７６ｍｍのサイズのアンテナ（地板１００ａ及びアンテナ素子面１００ｂが同一平面内に設けられているアンテナ）を最適化した場合の例を示し、図２２に、かかるアンテナの特性を示す。

また、図２３に、本実施形態に係るアンテナ最適設計方法によって、０．１９０λ×０．１１４λのサイズの平面逆Ｆ型アンテナを最適化した場合の例を示し、図２４に、かかるアンテナのアンテナ素子面１００ｂを示し、図２５に、かかるアンテナの特性を示す。

＜変更例＞
上述の実施形態では、染色体が、基準点ブロックに対して１辺で隣接するブロックにおける金属パッチの除去方法を指示するように構成されているが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。

すなわち、染色体が、基準点ブロックに対して１辺で隣接するブロックにおける金属パッチの設置方法を指示するように構成されており、上述のステップ１００４において、各基準点ブロックに割り当てられた染色体に基づいて、基準点ブロックに対して１辺で隣接するブロックにおける金属パッチの設置方法を決定し、決定された設置方法に従って、各基準点ブロックの隣接ブロックの金属パッチを順次設置していくことによって、アンテナ素子面１００ｂにおけるメアンダラインを形成するように構成されていてもよい。

また、本発明に係るアンテナ最適設計方法において、アンテナ素子面上の金属パッチは、縦方向の３つ以上の奇数に分割し、かつ、横方向の奇数に分割されるように構成されていてもよいし、それ以外の数（例えば、偶数）に分割されるように構成されていてもよい。また、本発明に係るアンテナ最適設計方法において、アンテナ素子面上の金属パッチは、四角形以外の形状に分割されるように構成されていてもよい。

また、本発明に係るアンテナ最適設計方法は、アンテナ素子面に加えて無給電素子面を具備するアンテナにおいて、無給電素子面上のメアンダラインを形成する場合にも適用できる。

また、本発明に係るアンテナ最適設計方法は、図２６に示すように、基準点ブロック（ａ〜ｐ、Ｑ〜Ｔ）の大きさとそれ以外のブロックの大きさとが異なる場合にも適用可能である。かかる場合、それ以外のブロックを分割して、基準点ブロックの大きさに近づけた後に、本発明に係るアンテナ最適設計方法を適用するように構成されていてもよい（例えば、図２６に示すブロックＡ、Ａ１〜Ａ４参照）。

また、本発明に係るアンテナ最適設計方法において、アンテナ素子面１００ｂを構成する各ブロックは、同じ大きさを有してもよいし、異なる大きさを有してもよい。

＜遺伝的アルゴリズムの動作＞
図１９及び図２０を参照して、上述の第１乃至第３の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において用いられる遺伝的アルゴリズムの動作の一例について説明する。

ここで、かかる遺伝的アルゴリズムに用いられる評価関数について説明する。なお、本実施形態において、メアンダライン型アンテナの特性として、３つの周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３におけるリターンロス特性及び利得特性を用いた。

最初に、リターンロスの定義について説明する。一般に、反射係数Γは、式（１）で表現される。

反射係数Γ＝｜Ｚ_ｉｎ−Ｚ_０｜／｜Ｚ_ｉｎ−Ｚ_０｜ …（１）
ここで、Ｚ_ｉｎは、入力インピーダンスであり、Ｚ_０は、伝送路の特性インピーダンスである。

かかる反射係数Γを用いて表現したリターンロスＲＬＯＳＳを式（２）に示す。

ＲＬＯＳＳ＝−２０．０ｌｏｇ１０（Γ） …（２）
ここで、リターンロスＲＬＯＳＳは正の値であり、反射係数Γが小さいときにはリターンロスＲＬＯＳＳは大きくなり、反射係数Γが大きいときにはリターンロスＲＬＯＳＳは小さくなる。

なお、所望とする３つの周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の「リターンロス」を、それぞれ、ＲＬＯＳＳ_ｆ１、ＲＬＯＳＳ_ｆ２、ＲＬＯＳＳ_ｆ３とし、所望とする３つの周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の「利得」を、それぞれ、Ｇａｉｎ_ｆ１、Ｇａｉｎ_ｆ２、Ｇａｉｎ_ｆ３とする。

かかる場合、式（３）に、反射係数Γを小さくし（すなわち、リターンロスを大きくし、かつ、利得を小さくするための評価関数ＥＶＡＬを示す。なお、かかる評価関数ＥＶＡＬは、重み付き計数法を用いて生成されるものとする。

ＥＶＡＬ＝ｗ１・Ｒｌｏｓｓ_ｆ１＋ｗ２・ＲＬＯＳＳ_ｆ２＋ｗ３・ＲＬＯＳＳ_ｆ３＋ｗ４・Ｇａｉｎ_ｆ１＋ｗ５・Ｇａｉｎ_ｆ２＋ｗ６・Ｇａｉｎ_ｆ３ …（３）
例えば、上述の第１及び第２の実施形態に係るアンテナ最適設計方法において、多周波共用アンテナを設計する場合のように、複数の相互に関連しあう条件に対して最適化を図る場合には、ある評価項目が所望特性を満たしたときは、他の所望特性を満たしていない評価項目に対して重みが強くなるように制約条件を持たせる方法が有効である。

式（４）に、上述のような制約付重み係数法によって生成された評価関数ＥＶＡＬＣを示す。

ＥＶＡＬＣ＝ｗ１・ｍｉｎ（ＤＲＬ_ｆ１，Ｒｌｏｓｓ_ｆ１）＋ｗ２・ｍｉｎ（ＤＲＬ_ｆ２，Ｒｌｏｓｓ_ｆ２）＋ｗ３・ｍｉｎ（ＤＲＬ_ｆ３，Ｒｌｏｓｓ_ｆ３）＋ｗ４・ｍｉｎ（ＤＧ_ｆ１，Ｇａｉｎ_ｆ１）＋ｗ５・ｍｉｎ（ＤＧ_ｆ２，Ｇａｉｎ_ｆ２）＋ｗ６・ｍｉｎ（ＤＧ_ｆ３，Ｇａｉｎ_ｆ３） …（４）
式（４）において、ＤＲＬ_ｆｉ（ｉ＝１〜３）は、周波数ｆｉにおける所望リターンロス特性であり、ＤＧｆｉ（ｉ＝１〜３）は、周波数ｆｉにおける所望利得である。

３周波共用アンテナとしての条件を満たすために、３つの周波数においてそれぞれリターンロス及び利得を求め、最も特性の悪いものの重みを大きくすることによって、評価関数を所望値に近づける方法も考えられる。

式（５）及び式（６）に、それぞれ、リターンロス特性及び利得特性に関する評価関数ＥＶＡＬＭ−ＲＬ及びＥＶＡＬＭ−Ｇを示す。

ＥＶＡＬＭ−ＲＬ＝ｍｉｎ（ｍｉｎ（ＤＲＬ_ｆ１，Ｒｌｏｓｓ_ｆ１），ｍｉｎ（ＤＲＬ_ｆ２，Ｒｌｏｓｓ_ｆ２），ｍｉｎ（ＤＲＬ_ｆ３，Ｒｌｏｓｓ_ｆ３）） …（５）
ＥＶＡＬＭ−Ｇ＝ｍｉｎ（ｍｉｎ（ＤＧｆ１，Ｇａｉｎ_ｆ１），ｍｉｎ（ＤＧ_ｆ２，Ｇａｉｎ_ｆ２），ｍｉｎ（ＤＧ_ｆ３，Ｇａｉｎ_ｆ３） …（６）
また、式（７）に、評価関数ＥＶＡＬＣと評価関数ＥＶＡＬＭ−ＲＬと評価関数ＥＶＡＬＭ−Ｇとを組み合わせた評価関数ＥＶＡＬ２を示す。

ＥＶＡＬ２＝ＥＶＡＬＣ＋ｗ７・ＥＶＡＬＭ−ＲＬ＋ｗ８・ＥＶＡＬＭ−Ｇ …（７）
以下、図１９を参照して、上述の評価関数ＥＶＡＬ２を用いた遺伝的アルゴリズムについて説明する。

ステップＳ２００１において、本アルゴリズムは、ランダムに染色体の初期集団を生成する。例えば、初期集団における染色体の数（人口）を９００とする。

ステップＳ２００２において、本アルゴリズムは、モーメント法やＦＤＴＤ法等の電磁界解析手段によって、上述の染色体によって一意に決まるメアンダライン型アンテナの特性を算出する。

そして、本アルゴリズムは、上述の評価関数ＥＶＡＬ２を用いて、各染色体に基づいて設計されたメアンダライン型アンテナの特性について評価する。ここで、多周波共用アンテナにおいて、最も重要であると考えられるリターンロス特性に対する重みを、利得特性に対するよりも強くしている。

ステップＳ２００３において、本アルゴリズムは、上述の染色体の中から、評価の高い染色体を選択する。

ステップＳ２００４において、本アルゴリズムは、交叉によって、複数（一般的には２つ）の染色体（親）から遺伝子を引き継ぐ新しい染色体（子）を生成する。ここで、交叉確率を０．４とし、２点交叉が用いられるものとする。

ステップＳ２００５において、本アルゴリズムは、突然変異確率に基づいて、染色体の集団に対して突然変異処理を施す。ここで、突然変異確率を０．０１６とする。

ステップＳ２００６において、本アルゴリズムは、終了条件を満たしているか否かについて判定する。当該終了条件を満たしていない場合、本アルゴリズムは、かかる終了条件が満たされるまで世代交代を繰り返す（すなわち、ステップＳ２００２乃至Ｓ２００５を繰り返す）。

図２０は、図１９に示す遺伝的アルゴリズムにおいて、評価関数ＥＶＡＬ２と、３つの周波数におけるリターンロス特性の評価関数ＥＶＡＬＭ−ＲＬと、３つの周波数における利得の評価関数ＥＶＡＬＭ−Ｇとを、世代ごとに示したものである。

図２０に示すように、３０世代をすぎるあたりで、「リターンロスが−１０ｄＢ以下である」という条件を満たし、その後、利得特性に対する重みが強化された結果、世代を重ねるごとに利得が上がっている様子が確認できる。

＜迷路生成アルゴリズム＞
なお、本発明は、上述のような遺伝的アルゴリズムを用いたアンテナ最適設計方法以外にも、後述する迷路生成アルゴリズムを用いた各種方法（例えば、回路生成方法等）にも適用される。

具体的には、かかる迷路生成アルゴリズムは、遺伝的アルゴリズムを用いて、迷路を生成するための迷路生成方法であって、縦方向及び横方向に所定平面を分割することによってブロックを生成する工程と、生成された前記ブロックの１ブロックおきに壁を設定する基準点ブロックを設定し、該基準点ブロックに染色体を割り当てる工程と、前記基準点ブロックに割り当てられた前記染色体に基づいて該基準点ブロックに対して１辺で隣接するブロックにおける壁の設定方法を決定する工程と、前記遺伝的アルゴリズムによって最適な迷路を生成するために各基準点ブロックに割り当てられる最適な前記染色体を探索する工程とを具備することを要旨とするものである。

以上説明したように、本発明によれば、２つの金属パッチが１つの頂点のみで接触する構造を排除することができると共に、金属パッチの配置方法を指示する染色体の最適解の算出時間を低減することができるアンテナ最適設計方法、当該アンテナ最適設計方法を実施するためのプログラム及び当該アンテナ最適設計方法によって設計されたアンテナを提供することができる。

Claims (10)

1. 遺伝的アルゴリズムを用いて、アンテナ素子面上に金属パッチが配置されている構造を有するアンテナの構造を設計するためのアンテナ最適設計方法であって、
   前記アンテナ素子面上の金属パッチを、所定形状に格子状に分割することによってブロックを生成する工程と、
   生成された前記ブロックの１ブロックおきに基準点ブロックを設定する工程と、
   前記基準点ブロックに対して１辺で隣接するブロックにおける金属パッチの配置方法を決定する染色体を該基準点ブロックに割り当てる工程と、
   前記染色体によって一意に決まる前記アンテナの特性を算出する工程と、
   前記遺伝的アルゴリズムによって、前記アンテナの特性が最適となるように、各基準点ブロックに割り当てられる最適な前記染色体を探索する工程とを具備することを特徴とするアンテナ最適設計方法。
2. 前記アンテナは、前記アンテナ素子面に平行に形成されており、表面に金属パッチが配置されている無給電素子面を具備し、
   前記ブロックを生成する工程において、前記アンテナ素子面及び前記無給電素子面上の金属パッチを所定形状に分割することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ最適設計方法。
3. 前記アンテナは、表面が金属の地板と、前記アンテナ素子面上の金属パッチ及び該地板上の金属表面を短絡する短絡素子と、該地板に接続されており該アンテナ素子面上の金属パッチに給電する給電点とを具備し、
   前記短絡素子及び前記給電点が接続されているブロックには前記金属パッチが配置されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ最適設計方法。
4. 前記アンテナは、表面が金属の地板と、表面に金属パッチが配置されている短絡素子面とを具備し、
   前記アンテナ素子面上の金属パッチと前記地板上の金属表面とを短絡する短絡素子は、前記短絡素子面に配置された金属パッチによって構成され、
   前記ブロックを生成する工程において、前記アンテナ素子面及び前記短絡素子面上の金属パッチを、所定形状に分割することによってブロックを生成することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ最適設計方法。
5. 前記アンテナは、中心導体が前記アンテナ素子面上の金属パッチに接続されており外導体が前記地板上の金属表面に接続されている給電点を具備し、
   前記染色体は、前記短絡素子面における前記給電点の位置座標を含むことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ最適設計方法。
6. 前記アンテナの特性として、複数の周波数におけるリターンロス特性及び利得特性が用いられることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ最適設計方法。
7. 前記金属パッチの配置方法を決定する工程において、所定のブロックを取り囲む全てのブロックにおける金属パッチが除去されるように決定された場合、該所定のブロックにおける金属パッチを除去するように決定することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ最適設計方法。
8. 前記金属パッチの配置方法を決定する工程において、所定のブロックを取り囲む全てのブロックにおける金属パッチが除去されないように決定された場合、該所定のブロックにおける金属パッチを除去しないように決定することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ最適設計方法。
9. 請求項１に記載のアンテナ最適設計方法を実施するためのプログラム。
10. 請求項１に記載のアンテナ最適設計方法によって設計されたアンテナ。

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