JP4714876B2 - アンテナ - Google Patents
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Description
大平・飯草,電子走査導波器アレーアンテナ,信学論C,Vol.J87−C,No.1,12頁〜31頁,2004年1月 飯草・佐藤・藤瀬,小径電子走査型導波器アレーアンテナ,信学技報,AP2005−175,19頁〜24頁,2006年3月 飯草・山元・澤谷・加藤・太郎丸・大平,逆直列バラクタのDC 制御線を兼ねた周波数制御リングアンテナの提案と基本検討,信学技報,AP2004−210,1頁〜6頁,2005年1月
以下では、アンテナ101の詳細な形状や寸法を設計するためのシミュレーション手法について説明する。
Xm[n+1] = Xm[n] +μ〔f(Xm + ΔX) - f(Xm)〕/ΔX
以下では、モノポール型アンテナに比べて、高さが約3分の1になるようなアンテナを設計してみる。
給電素子102と無給電素子103との間隔d = 0.05λ;
給電素子102・無給電素子103と、地板104との距離(L字形の短辺の長さ)L = 0.08λ;
給電素子102・無給電素子103の、地板104に平行な長さ(L字形の長辺の長さ)L = 0.152λ;
給電素子102・無給電素子103の、線太さ(直径)W = 0.01λ
とすると、Zs = 50Ωとすることができ、整合がとれる。
X1 = 5001.3Ω;
X2 = -4934.3Ω
となった。
以下では、以下では、モノポール型アンテナに比べて、高さが約5分の1になるようなアンテナを設計してみる。
給電素子102と無給電素子103との間隔d = 0.04λ;
給電素子102・無給電素子103と、地板104との距離(L字形の短辺の長さ)L = 0.045λ;
給電素子102・無給電素子103の、地板104に平行な長さ(L字形の長辺の長さ)L = 0.195λ;
給電素子102・無給電素子103の、線太さ(直径)W = 0.012λ
とする。
X1 = 1522.2Ω;
X2 = -1436.4Ω
となった。
以下では、上記の設計例1(モノポールの約3分の1の高さ)、設計例2(モノポールの約5分の1の高さ)において利得最大としたときの、アンテナ素子のL字形の短辺(地板104に垂直な部分)に流れる電流分布の振幅と位相とを、給電素子102と無給電素子103とで対比する。
X1 = 943.5Ω;
X2 = -56.5Ω;
X0 = 411.22Ω
が最適で、そのときの整合はvswr = 1.33であり、動作利得は、モノポール型アンテナに対する相対値でGw = 0.51dBmとなった。
102 給電素子
103 無給電素子
104 地板
105 信号端子
106 バラクタ
108 同軸ケーブル
109 RF信号通信機
110 コンデンサ
111 電圧印加部
112 抵抗
113 抵抗
114 コンデンサ
115 抵抗
116 バラクタ
601 プリント基板
602 スルーホール
603 スルーホール
701 誘電体
801 リアクタ
Claims (9)
- 略平面形状を有する大きさが有限の導電性の地板、
前記地板に平行な棒形状を有し、等間隔に平行に配置され、前記地板からの距離が相等しい3つのアンテナ素子、
前記3つのアンテナ素子のうち中央のアンテナ素子である給電素子の先端と、当該給電素子以外の2つのアンテナ素子である無給電素子の先端のそれぞれと、を、接続する2つのバラクタ、
前記地板と、当該給電素子の後端と、の間の電位差の変化により信号を伝達する信号端子
を備え、前記2つのバラクタのリアクタンスを変化させることにより、前記地板に平行な面内において指向性を変化させる
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項1に記載のアンテナであって、
前記地板と、当該2つの無給電素子の後端のそれぞれと、の間に接続される2つの容量素子、
当該2つの無給電素子の後端の間に直流電圧を印加する電圧印加部
をさらに備え、
前記2つのバラクタは、逆方向に接続される
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項1に記載のアンテナであって、
前記地板と、当該2つの無給電素子の後端のそれぞれとは、接続され、
前記2つのバラクタは、順方向に接続される
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載のアンテナであって、
前記3つのアンテナ素子は、L字型の形状を有し、当該L字型の長辺は、前記地板と平行な棒形状を有し、当該L字型の短辺は、前記地板に垂直な棒形状を有する
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項4に記載のアンテナであって、
前記3つのアンテナ素子と、前記地板と、の間を充填する誘電体
をさらに備えることを特徴とするアンテナ。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載のアンテナであって、
前記地板は、プリント基板の片面に配置される導電性箔であり、前記3つのアンテナ素子は、当該プリント基板の反対面に配置される導電性箔であり、前記3つのアンテナ素子のそれぞれの後端は、当該プリント基板のスルーホールを通過して接続される
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のアンテナであって、
当該給電素子にインダクタもしくはコンデンサを接続して、所望のリアクタンス可変幅における動作利得を最大化した
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載のアンテナであって、
前記3つのアンテナ素子同士の間隔は、通信に用いる波長の0.04倍であり、
前記3つのアンテナ素子の長さは、当該波長の0.195倍であり、
前記3つのアンテナ素子と前記地板との間隔は、当該波長の0.045倍であり、
前記3つのアンテナ素子の直径は、当該波長の0.012倍である
ことを特徴とするアンテナ。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のアンテナであって、
当該給電素子の長さを、当該無給電素子の長さと異なるものとして、所望のリアクタンス可変幅における動作利得を最大化した
ことを特徴とするアンテナ。
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