JP6859081B2 - ループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置に関する。

従来、ループアンテナを用いて円偏波の電波を送信又は受信する場合がある。例えば、ループアンテナを自動車のフロントガラスに設置してＧＰＳ信号を受信する（例えば、特許文献１）。

特開２００６−１３６９６号公報

ところで、ループアンテナを設置する場所の誘電率に応じて、性能基準を満たすループアンテナのパターンを特定する必要があるが、当該ループアンテナのパターンの特定が複雑になる傾向がある。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、誘電率に応じて性能基準を満たすループアンテナのパターンを効率的に特定することができるループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るループアンテナ特定方法は、ループ状かつ矩形状のループ状素子と、前記ループ状素子とは独立して設置された無給電素子とを有し円偏波の電波を送信又は受信するループアンテナの予め定められた性能基準を満たすパターンを規定する複数のパラメータ毎に前記性能基準に応じて予め定められる設定固定値と、前記複数のパラメータで共通に前記性能基準に応じて定められる変数であって前記ループアンテナが設置される誘電体の誘電率に応じた前記変数とに基づいて、前記誘電率に応じた前記複数のパラメータを特定するパラメータ特定工程を有し、前記誘電体は、シート状に形成され、厚みが予め特定されていることを特徴とする。

また、上記ループアンテナ特定方法において、前記性能基準は、電圧定在波比に基づく基準であり、前記無給電素子は、棒状に形成されており、前記ループ状素子の一辺に沿って設置される第一無給電素子部と、前記第一無給電素子部に連結され当該第一無給電素子部とは異なる方向に延在する第二無給電素子部とを有し、前記各パラメータは、前記第二無給電素子部の延在方向の長さを特定する第一パラメータと、前記ループ状素子の長辺の長さを特定する第二パラメータと、前記ループ状素子の短辺の長さを特定する第三パラメータと、前記ループ状素子と前記第一無給電素子部との対向方向の間隔を特定する第四パラメータと、前記ループ状素子と前記第一無給電素子部とが重なる部分の長さである結合長を特定する第五パラメータとを含み、前記パラメータ特定工程では、前記変数、及び、前記設定固定値である第一設定固定値に基づいて前記第一パラメータを特定し、前記変数、及び、前記設定固定値である第二設定固定値に基づいて前記第二パラメータを特定し、前記変数、及び、前記設定固定値である第三設定固定値に基づいて前記第三パラメータを特定し、前記変数、及び、前記設定固定値である第四設定固定値に基づいて前記第四パラメータを特定し、前記変数、及び、前記設定固定値である第五設定固定値に基づいて前記第五パラメータを特定することが好ましい。

また、上記ループアンテナ特定方法において、前記変数をＸとし、前記誘電体の厚みを５ｍｍとし、前記誘電率をε_rとし、前記ループアンテナが前記電波を送信又は受信する周波数を１．５７５ＧＨｚとし、前記ループアンテナの導線の延在方向に直交する直交方向の幅長を０．５ｍｍとし、前記ループアンテナの材料を銀ペースト（電気伝導率＝２５０００００[Ｓｉｍｅｎｓ／ｍ]）とし、前記ループアンテナの前記性能基準を電圧定在波比が２．０以下とした場合、前記変数Ｘを要求される前記誘電率ε_rに基づいて以下の式（１）により算出し、前記第一パラメータＹ１を以下の式（２）により算出し、前記第二パラメータＹ２を以下の式（３）により算出し、前記第三パラメータＹ３を以下の式（４）により算出し、前記第四パラメータＹ４を以下の式（５）により算出し、前記第五パラメータＹ５を以下の式（６）により算出することが好ましい。
Ｘ＝０．０９１６ε_r ⁵−１．５３０９ε_r ⁴＋９．４８６６ε_r ³−２５．８８２ε_r ²＋２５．０８８ε_r＋８．６３７ ・・・（１）
Ｙ１＝（３２．２７＋Ｘ）×１．２５１９３−３０ ［ｍｍ］ ・・・（２）
Ｙ２＝（３２．２７＋Ｘ）×１．４ ［ｍｍ］ ・・・（３）
Ｙ３＝（３２．２７＋Ｘ）×０．６ ［ｍｍ］ ・・・（４）
Ｙ４＝Ｘ×０．４＋０．０９９ ［ｍｍ］ ・・・（５）
Ｙ５＝（（３２．２７＋Ｘ）×０．６３５３）×１．４＋１２．５−０．９９６３７ ［ｍｍ］ ・・・（６）

また、本発明に係るループアンテナ特定装置は、矩形状かつループ状のループ状素子と、前記ループ状素子とは独立して設置された無給電素子とを有し円偏波の電波を送信又は受信するループアンテナの予め定められた性能基準を満たすパターンを規定する複数のパラメータを演算する演算部を備え、前記演算部は、前記複数のパラメータ毎に前記性能基準に応じて予め定められた設定固定値と、前記複数のパラメータで共通に前記性能基準に応じて定められる変数であって前記ループアンテナが設置される誘電体の誘電率に応じた前記変数とに基づいて、前記誘電率に応じた前記複数のパラメータを特定し、前記誘電体は、シート状に形成され、厚みが予め特定されていることを特徴とする。

本発明に係るループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置は、ループアンテナの性能基準を満たすパターンを規定する複数のパラメータ毎に性能基準に応じて予め定められる設定固定値と、複数のパラメータで共通にループアンテナの性能基準に応じて定められる変数であってループアンテナが設置される誘電体の誘電率に応じた変数とに基づいて、誘電率に応じた複数のパラメータを特定する。これにより、ループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置は、誘電率に応じて性能基準を満たすループアンテナのパターンを効率的に特定することができる。

図１は、実施形態に係るループアンテナ特定装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係るループアンテナの構成例を示す平面図である。 図３は、実施形態に係る基本ループアンテナの構成例を示す平面図である。 図４は、実施形態に係る誘電率及び変数の関係を示す図である。 図５は、実施形態に係る誘電率と変数との関係を示す図である。 図６は、実施形態に係る誘電率が「２．０」における変数のシミュレーション結果を示す図である。 図７は、実施形態に係るループアンテナ特定方法を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
実施形態に係るループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置について説明する。ループアンテナ１００は、例えば、車両のフロントガラスやインストルメンタルパネル等の場所であって電波を送信又は受信することが可能な場所に設置される。ループアンテナ１００は、当該ループアンテナ１００が設置される場所によっては、誘電体の誘電率（比誘電率）ε_rが異なる場合がある。実施形態に係るループアンテナ特定装置１（ループアンテナ特定方法）は、ループアンテナ１００が設置される場所（誘電体）の誘電率ε_rに応じてループアンテナ１００の各部の寸法や位置関係を規定するパターンを自動的に特定するものである。なお、誘電率ε_rは、誘電体で誘電分極が生じる程度を表す値であり、誘電体の固有の定数である。

ループアンテナ特定装置１は、図１に示すように、入力部１０と、記憶部２０と、演算部３０と、出力部４０とを備える。入力部１０は、例えば、キーボードやマウス等から構成され、オペレータにより操作されてデータを入力するものである。入力部１０は、演算部３０に接続され、入力されたデータを演算部３０に出力する。記憶部２０は、ループアンテナ１００のパターンを設計するためのプログラム（例えば、後述する式（１）〜式（６）等）や各種データ等を記憶するものである。記憶部２０は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。記憶部２０は、演算部３０に接続され、演算部３０により各種データ等の読み取りや書き込みが行われる。演算部３０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、各種演算を行うものである。演算部３０は、例えば、入力部１０から出力されたデータと記憶部２０に記憶された各種データとに基づいて演算を行う。演算部３０は、出力部４０に接続され、演算結果を出力部４０に出力する。出力部４０は、例えば、ディスプレイであり、情報を出力するものである。出力部４０は、演算部３０に接続され、演算部３０から出力された演算結果を出力する。

次に、ループアンテナ１００の構成例について説明する。ループアンテナ１００は、円偏波の電波を送信又は受信するものである。なお、実施形態では、ループアンテナ１００は、説明の理解を容易にするためにＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）信号等の電波を受信するものとして説明する。ループアンテナ１００は、図２に示すように、ループ状素子１０１と、第一給電端子１０２と、第二給電端子１０３と、無給電素子１０４とを備える。ループ状素子１０１、第一給電端子１０２、第二給電端子１０３、及び、無給電素子１０４は、例えば、銀ペーストや導電性インク、銅箔等の導体によってシート状の透明フィルム２の上に形成される。

ループ状素子１０１は、電波を受信し電気信号に変換するものである。ループ状素子１０１は、ループ状（環状）かつ矩形状に形成されている。ループ状素子１０１は、円偏波に対する利得を高めるように形成される。ループ状素子１０１は、一端が第一給電端子１０２に接続され、他端が第二給電端子１０３に接続される。

第一給電端子１０２及び第二給電端子１０３は、例えば、図示しないコネクタに接続され、当該コネクタを介して図示しない信号処理部に接続される。

無給電素子１０４は、受信する円偏波に対して軸比を良好にするものである。無給電素子１０４は、Ｖ字形の棒状に形成されており、ループ状素子１０１とは独立して当該ループ状素子１０１の外側に設置されている。無給電素子１０４は、ループ状素子１０１の一辺に沿って設置される第一無給電素子部１０４ａと、第一無給電素子部１０４ａに連結され当該第一無給電素子部１０４ａとは異なる方向に延在する第二無給電素子部１０４ｂとを有する。

上述のように構成されたループアンテナ１００は、ループ状素子１０１により受信した電波を電気信号に変換し、当該電気信号を第一及び第二給電端子１０２、１０３に接続されたコネクタを介して信号処理部に出力する。

次に、ループアンテナ１００が設置される誘電体の誘電率ε_rに応じて当該ループアンテナ１００のパターンを特定する方法について説明する。ループアンテナ特定装置１は、ループアンテナ１００において、予め定められた性能基準を満たすパターンを規定する複数のパラメータを特定するものである。ループアンテナ特定装置１によって特定される複数のパラメータは、ループアンテナ１００のパターンの寸法や位置関係を規定するパラメータのうち、予め定められた性能基準に影響を与えるパラメータである。当該複数のパラメータは、複数のパラメータ毎に性能基準に応じて予め定められる設定固定値と、複数のパラメータで共通に性能基準に応じて定められる変数Ｘであってループアンテナ１００が設置される誘電体の誘電率ε_rに応じた変数Ｘとに基づいて規定される。当該各設定固定値、及び、誘電率ε_rに応じた変数Ｘは、これらに基づいて特定される各パラメータを基にシミュレーション等によって算出される値が予め設定された性能基準を満たすように予め調整され設定される。そして、ループアンテナ特定装置１は、予め調整され設定された当該各設定固定値、及び、誘電率ε_rに応じた変数Ｘに基づいて、要求された誘電率ε_rに応じて予め定められた性能基準を満たすパターンを規定する複数のパラメータを特定する。

以下の説明では、一例として、満たすべき性能基準としては、例えば、シミュレーションにおいてＶＳＷＲ（電圧定在波比）が２．０以下であることとする。ＶＳＷＲとは、ループアンテナ１００により高周波の電波を受信する場合に電波の一部が回路上で反射されてしまう度合である。ＶＳＷＲの値が１の場合は反射がない状態であり、反射が大きくなるほどＶＳＷＲ値が大きくなり損失が大きくなる。特定する複数のパラメータは、ループアンテナ１００のパターンの寸法や位置関係を規定するパラメータのうち、当該ＶＳＷＲに影響を与える下記の第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５であるものとする。第一パラメータＹ１は、第二無給電素子部１０４ｂの延在方向の長さＷ１を特定するパラメータである。第二パラメータＹ２は、ループ状素子１０１の長辺の長さＷ２を特定するパラメータである。第三パラメータＹ３は、ループ状素子１０１の短辺の長さＷ３を特定するパラメータである。第四パラメータＹ４は、ループ状素子１０１と第一無給電素子部１０４ａとの対向方向の間隔Ｗ４を特定するパラメータである。第五パラメータＹ５は、ループ状素子１０１と第一無給電素子部１０４ａとが重なる部分の長さである結合長Ｗ５を特定するパラメータである。

第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５は、上述したように、第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５毎に、ループアンテナ１００の性能基準（ＶＳＷＲ）に基づいて予め定められる設定固定値と、各第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５で共通にループアンテナ１００の性能基準（ＶＳＷＲ）に基づいて定められる１つの変数Ｘとに基づいて規定される。すなわち言い換えれば、第一パラメータＹ１は、変数Ｘ、及び、設定固定値である第一設定固定値に基づいて特定されるものである。同様に、第二パラメータＹ２は、変数Ｘ、及び、設定固定値である第二設定固定値に基づいて特定されるものである。第三パラメータＹ３は、変数Ｘ、及び、設定固定値である第三設定固定値に基づいて特定されるものである。第四パラメータＹ４は、変数Ｘ、及び、設定固定値である第四設定固定値に基づいて特定されるものである。第五パラメータＹ５は、変数Ｘ、及び、設定固定値である第五設定固定値に基づいて特定されるものである。そして、当該各第一設定固定値〜第五設定固定値、及び、誘電率ε_rに応じた変数Ｘは、これらに基づいて特定される第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５を基にシミュレーション等によって算出されるＶＳＷＲが２．０以下となるように予め調整され設定される。以下では、当該各設定固定値、及び、変数Ｘを予め調整し設定する方法の一例を説明する。

まず、第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５の各設定固定値を暫定的に任意の値として仮決定する。この場合、例えば、図３に示す基本ループアンテナ２００を基準として、当該基本ループアンテナ２００に対して上述の長さＷ１、長さＷ２、長さＷ３、間隔Ｗ４、結合長Ｗ５に相当する部分に任意の変形を加えた値に基づいて暫定的な各設定固定値を仮決定するようにしてもよい。

次に、任意の誘電率ε_rに対して、当該誘電率ε_rに応じた任意の変数Ｘを様々な値に変更しつつ、当該任意の変数Ｘと上記のように暫定的に仮決定した各設定固定値とに基づいて第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５を特定する。そして、当該特定した第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５を基にシミュレーション等によって算出されるＶＳＷＲを検証し、当該ＶＳＷＲが２．０以下であることを満たす変数Ｘの候補値を特定する。ここで、ＶＳＷＲは、例えば、変数Ｘの候補値と暫定的に仮決定した各設定固定値とに基づいて特定される長さＷ１、長さＷ２、長さＷ３、間隔Ｗ４、結合長Ｗ５、及び、任意の誘電率ε_r等に基づき予め定められたシミュレーション条件を用いて算出することができる。シミュレーション条件は、例えば、数式モデルや各種ソフトウェアによって定まる。ソフトウェアとしては、例えば、ＡＮＳＹＳ社の電磁界シミュレータ（ＨＦＳＳ）を用いることが考えられる。電磁界シミュレータ（ＨＦＳＳ）は、有限要素法に基づく３Ｄ電磁界計算を行うことでＶＳＷＲを算出する。なお、ソフトウェアは、電磁界シミュレータ（ＨＦＳＳ）と同等であれば他のソフトフェアを用いてもよい。電磁界シミュレータ（ＨＦＳＳ）により算出したＶＳＷＲが２．０以下であることを満たす誘電率ε_rと変数Ｘの候補値との組み合わせを複数組特定する。そして、上記のようにして特定された任意の誘電率ε_rと変数Ｘの候補値との複数の組み合わせに基づいて誘電率ε_rに応じた変数Ｘの近似式を特定する。

次に、上記のようにして特定された誘電率ε_rに応じた変数Ｘについての近似式によって規定される誘電率ε_rと変数Ｘとの各組み合わせにおいて、当該変数Ｘと、上記のように暫定的に仮決定した各設定固定値とに基づいて再度第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５を特定する。そして、特定した第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５を基にシミュレーション等によって算出されるＶＳＷＲを検証し、すべての誘電率ε_rと変数Ｘとの組み合わせにおいて当該ＶＳＷＲが２．０以下となるか否かを判定する。すべての誘電率ε_rと変数Ｘとの組み合わせにおいて当該ＶＳＷＲが２．０以下となる場合には、当該誘電率ε_rに応じた変数Ｘの近似式、及び、上記のように暫定的に仮決定した各設定固定値を、実際に性能基準（ＶＳＷＲ）を満たす第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５を特定するために用いる真の設定固定値、変数Ｘとして設定する。すべての誘電率ε_rと変数Ｘとの組み合わせにおいて当該ＶＳＷＲが２．０以下とならない場合には、冒頭で暫定的に仮決定した各設定固定値を再調整し、以降の手順を繰り返し行っていく。

一例として、下記に示す式（１）〜（６）は、ループアンテナ１００が送信又は受信する電波の周波数を１．５７５ＧＨｚとし、ループアンテナ１００の導線の延在方向に直交する直交方向の幅長Ｐを０．５ｍｍとし、ループアンテナ１００の材料を銀ペースト（電気伝導率＝２５０００００[Ｓｉｍｅｎｓ／ｍ]）とし、誘電体の厚みを５ｍｍとし、ループアンテナ１００の上方を空気層とした場合に、上記のようにして特定された変数Ｘ、及び、各設定固定値に基づく第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５の関係式の一例である。

これらの条件において、図４には、上記のようにして特定された任意の誘電率ε_rと変数Ｘの候補値との組み合わせ、及び、シミュレーション等によって算出されたＶＳＷＲの一例を示している。

また、図５は、上記のようにして特定された任意の誘電率ε_rと変数Ｘの候補値との複数の組み合わせをプロットした図であり、図５に示す曲線が上記で特定した誘電率ε_rに応じた変数Ｘについての近似式によって定義される曲線に相当する。

変数Ｘは、上記のようにして特定された以下の式（１）により規定できる。式（１）のε_rは、誘電率である。
Ｘ＝０．０９１６ε_r ⁵−１．５３０９ε_r ⁴＋９．４８６６ε_r ³−２５．８８２ε_r ²＋２５．０８８ε_r＋８．６３７ ・・・（１）

ここで、図６は、当該近似式としての式（１）の正当性についてシミュレーションした結果である。図６に示す例では、一例として誘電率ε_rが「２．０」の場合において、変数Ｘを「５．６」〜「１３．６」の範囲で変化させて後述する式（２）〜式（６）に基づいてループアンテナ１００のパターンを特定し、特定したそれぞれのループアンテナ１００のパターンについてＶＳＷＲを検証した。検証の結果、式（１）により求めた変数Ｘが「９．６２」の場合にＶＳＷＲが「２．０」以下であると共にＶＳＷＲが最も小さい値となり、変数Ｘが「９．６」付近以外の場合、ＶＳＷＲが「２．０」を超過することが分かった。これにより、式（１）は、誘電率ε_rが「２．０」の場合に、ＶＳＷＲが「２．０」以下になる変数Ｘを算出できていることが分かる。

第一パラメータＹ１は、上記のようにして特定された設定固定値を用いた以下の式（２）により規定できる。ここで、式（２）のＸは変数であり、式（２）の値「３２．２７」、「１．２５１９３」及び「−３０」は、第一設定固定値である。式（２）の値「３２．２７」は、例えば、図３に示す基本ループアンテナ２００のループ状素子２０１の一辺の長さである。式（２）の値「１．２５１９３」、「−３０」は、上記のような設定固定値調整において基本ループアンテナ２００を基準として長さＷ１を調整するための調整値である。
Ｙ１＝（３２．２７＋Ｘ）×１．２５１９３−３０ ［ｍｍ］ ・・・（２）

第二パラメータＹ２は、上記のようにして特定された設定固定値を用いた以下の式（３）により規定できる。式（３）のＸは変数であり、式（３）の値「３２．２７」及び「１．４」は、第二設定固定値である。式（３）の値「３２．２７」は、基本ループアンテナ２００のループ状素子２０１の一辺の長さである。式（３）の値「１．４」は、設定固定値調整において基本ループアンテナ２００を基準として長さＷ２を調整するための調整値である。
Ｙ２＝（３２．２７＋Ｘ）×１．４ ［ｍｍ］ ・・・（３）

第三パラメータＹ３は、上記のようにして特定された設定固定値を用いた以下の式（４）により規定できる。式（４）のＸは変数であり、式（４）の値「３２．２７」及び「０．６」は、第三設定固定値である。式（４）の値「３２．２７」は、基本ループアンテナ２００のループ状素子２０１の一辺の長さである。式（４）の値「０．６」は、設定固定値調整において基本ループアンテナ２００を基準として長さＷ３を調整するための調整値である。
Ｙ３＝（３２．２７＋Ｘ）×０．６ ［ｍｍ］ ・・・（４）

第四パラメータＹ４は、上記のようにして特定された設定固定値を用いた以下の式（５）により規定できる。式（５）のＸは変数であり、式（５）の値「０．４」及び「０．０９９」は、第四設定固定値である。式（５）の値「０．４」及び「０．０９９」は、設定固定値調整において基本ループアンテナ２００を基準として間隔Ｗ４を調整するための調整値である。
Ｙ４＝Ｘ×０．４＋０．０９９ ［ｍｍ］ ・・・（５）

第五パラメータＹ５は、上記のようにして特定された設定固定値を用いた以下の式（６）により規定できる。式（６）のＸは変数であり、式（６）の値「３２．２７」、「０．６３５３」、「１．４」、「１２．５」及び「０．９９６３７」は、第五設定固定値である。式（６）の値「３２．２７」は、基本ループアンテナ２００のループ状素子２０１の一辺の長さである。また、式（６）の値「１２．５」は、第一無給電素子部２０４ａの延在方向の長さである。また、式（６）の値「０．９９６３７」は、第一無給電素子部２０４ａにおけるループ状素子２０１とは重ならない部分の長さである。また、式（６）の値「０．６３５３」、「１．４」、は、設定固定値調整において基本ループアンテナ２００を基準として結合長Ｗ５を調整するための調整値である。
Ｙ５＝（（３２．２７＋Ｘ）×０．６３５３）×１．４＋１２．５−０．９９６３７ ［ｍｍ］ ・・・（６）

次に、図７を参照してループアンテナ特定方法について説明する。ループアンテナ特定方法は、前提条件として、例えば、電波の周波数を１．５７５ＧＨｚとし、ループアンテナ１００の幅長Ｐを０．５ｍｍとし、ループアンテナ１００の材料を銀ペースト（電気伝導率＝２５０００００[Ｓｉｍｅｎｓ／ｍ]）とし、ループアンテナ１００の性能基準としてＶＳＷＲが２．０以下とし、誘電体の厚みを５ｍｍとし、ループアンテナ１００の上方を空気層とする。ループアンテナ特定方法は、誘電率入力工程と、変数決定工程と、パラメータ特定工程とを有する。誘電率入力工程は、例えばキーボードやマウス等の入力部１０から誘電率ε_rが入力される（ステップＳ１）。変数決定工程は、演算部３０が変数Ｘを決定する（ステップＳ２）。例えば、演算部３０は、要求された誘電率ε_rを式（１）に代入して変数Ｘを決定する。パラメータ特定工程は、演算部３０が各パラメータＹ１〜Ｙ５を特定する（ステップＳ３）。例えば、演算部３０は、各パラメータＹ１〜Ｙ５毎に、性能基準を満たす設定固定値と、性能基準を満たし且つ誘電率ε_rに応じた共通の変数Ｘとに基づいて、要求された誘電率ε_rに応じた各パラメータＹ１〜Ｙ５を特定する。具体的には、演算部３０は、式（２）〜式（６）の変数Ｘに上述のステップＳ２で決定した変数Ｘを代入し、第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５を特定する。

次に、一例として、誘電率ε_rが「５．５」である場合と、誘電率ε_rが「２．５」である場合とにおいて、それぞれループアンテナ１００のパターンを特定する例について説明する。誘電率ε_rが「５．５」である場合、式（１）により変数Ｘが「１．９」として算出される。この場合、ループアンテナ１００は、式（２）〜式（６）により第一パラメータＹ１（長さＷ１）が１２．８ｍｍと算出され、第二パラメータＹ２（長さＷ２）が４７．８ｍｍと算出され、第三パラメータＹ３（長さＷ３）が２０．５ｍｍと算出され、第四パラメータＹ４（間隔Ｗ４）が０．９ｍｍと算出され、第五パラメータＹ５（結合長Ｗ５）が４１．４ｍｍと算出され、ループ周囲長が１３６．６と算出される。この例では、ループアンテナ１００は、ＶＳＷＲが「１．９３」であり、ＶＳＷＲが「２．０」以下を満たしている。

また、誘電率ε_rが「２．５」である場合、式（１）により変数Ｘが「６．９」として算出される。この場合、ループアンテナ１００は、式（２）〜式（６）により第一パラメータＹ１（長さＷ１）が１９．０ｍｍと算出され、第二パラメータＹ２（長さＷ２）が５４．８ｍｍと算出され、第三パラメータＹ３（長さＷ３）が２３．５ｍｍと算出され、第四パラメータＹ４（間隔Ｗ４）が２．９ｍｍと算出され、第五パラメータＹ５（結合長Ｗ５）が４６．３ｍｍと算出され、ループ周囲長が１５６．６ｍｍと算出される。この例では、ループアンテナ１００は、ＶＳＷＲが「１．９７」であり、ＶＳＷＲが「２．０」以下を満たしている。

以上のように、実施形態に係るループアンテナ特定装置１は、ループアンテナ１００の性能基準を満たすパターンを規定する複数のパラメータＹ１〜Ｙ５を演算する演算部３０を備え、演算部３０は、複数のパラメータＹ１〜Ｙ５毎にループアンテナ１００の性能基準に応じて予め定められた設定固定値と、複数のパラメータＹ１〜Ｙ５で共通にループアンテナ１００の性能基準に応じて定められる変数Ｘであってループアンテナ１００が設置される誘電体の誘電率ε_rに応じた変数Ｘとに基づいて、誘電率ε_rに応じた複数のパラメータＹ１〜Ｙ５を特定する。また、ループアンテナ特定方法は、上述の各設定固定値と変数Ｘとを用いて誘電率ε_rに応じた複数のパラメータＹ１〜Ｙ５を特定するパラメータ特定工程を有する。これにより、ループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置１は、複数のパラメータＹ１〜Ｙ５を誘電率ε_rに応じた共通の変数Ｘに基づいて特定することができる。従って、ループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置１は、各パラメータＹ１〜Ｙ５において、誘電率ε_rに応じた共通の変数Ｘを、ループアンテナ１００が設置される誘電体の誘電率ε_rに基づいて変更することにより、性能基準を満たすループアンテナ１００のパターンを効率的に特定することができる。これにより、ループアンテナ１００のパターンに基づいて性能基準を満たすループアンテナ１００を容易に形成することができる。

ここでは、ループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置１において、変数Ｘ及び第一設定固定値に基づいて第一パラメータＹ１を特定し、変数Ｘ及び第二設定固定値に基づいて第二パラメータＹ２を特定し、変数Ｘ及び第三設定固定値に基づいて第三パラメータＹ３を特定し、変数Ｘ及び第四設定固定値に基づいて第四パラメータＹ４を特定し、変数Ｘ及び第五設定固定値に基づいて第五パラメータＹ５を特定する。これにより、ループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置１は、第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５を共通の１つの変数Ｘで特定することができる。従って、ループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置１は、ＶＳＷＲに基づく性能を満たす第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５を効率的に特定することができる。

具体的には、ループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置１において、周波数を１．５７５ＧＨｚとし、幅長Ｐを０．５ｍｍとし、ループアンテナ１００の材料を銀ペースト（電気伝導率＝２５０００００[Ｓｉｍｅｎｓ／ｍ]）とし、ループアンテナ１００の性能基準としてＶＳＷＲが２．０以下とした場合、変数Ｘを誘電率ε_rに基づいて式（１）により算出し、第一パラメータＹ１を式（２）により算出し、第二パラメータＹ２を式（３）により算出し、第三パラメータＹ３を式（４）により算出し、第四パラメータＹ４を式（５）により算出し、第五パラメータＹ５を式（６）により算出する。これにより、ループアンテナ特定方法及びループアンテナ特定装置１は、簡単な演算でＶＳＷＲが２．０以下のパターンを規定する第一パラメータＹ１〜第五パラメータＹ５を効率的に特定することができる。

〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。実施形態では、基本ループアンテナ２００のパターンに基づいて設定固定値等を調整したが、これに限定されない。基本ループアンテナ２００は、他の形状のループアンテナであってもよい。この場合、上述の式（１）〜式（６）を適宜調整する。

また、ループアンテナ１００の性能基準は、ＶＳＷＲが２．０以下を満たすこととして説明したが、ＶＳＷＲ以外の評価基準を用いてもよい。

１ ループアンテナ特定装置
３０ 演算部
１００ ループアンテナ
１０１ ループ状素子
１０２ 第一給電端子
１０３ 第二給電端子
１０４ 無給電素子
１０４ａ 第一無給電素子部
１０４ｂ 第二無給電素子部
Ｐ 幅長
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ 長さ
Ｗ４ 間隔
Ｗ５ 結合長
Ｙ１ 第一パラメータ
Ｙ２ 第二パラメータ
Ｙ３ 第三パラメータ
Ｙ４ 第四パラメータ
Ｙ５ 第五パラメータ

Claims (4)

1. ループ状かつ矩形状のループ状素子と、前記ループ状素子とは独立して設置された無給電素子とを有し円偏波の電波を送信又は受信するループアンテナの予め定められた性能基準を満たすパターンを規定する複数のパラメータ毎に前記性能基準に応じて予め定められる設定固定値と、前記複数のパラメータで共通に前記性能基準に応じて定められる変数であって前記ループアンテナが設置される誘電体の誘電率に応じた前記変数とに基づいて、前記誘電率に応じた前記複数のパラメータを特定するパラメータ特定工程を有し、
   前記誘電体は、シート状に形成され、厚みが予め特定されていることを特徴とするループアンテナ特定方法。
2. 前記性能基準は、電圧定在波比に基づく基準であり、
   前記無給電素子は、
   棒状に形成されており、前記ループ状素子の一辺に沿って設置される第一無給電素子部と、前記第一無給電素子部に連結され当該第一無給電素子部とは異なる方向に延在する第二無給電素子部とを有し、
   前記各パラメータは、
   前記第二無給電素子部の延在方向の長さを特定する第一パラメータと、前記ループ状素子の長辺の長さを特定する第二パラメータと、前記ループ状素子の短辺の長さを特定する第三パラメータと、前記ループ状素子と前記第一無給電素子部との対向方向の間隔を特定する第四パラメータと、前記ループ状素子と前記第一無給電素子部とが重なる部分の長さである結合長を特定する第五パラメータとを含み、
   前記パラメータ特定工程では、
   前記変数、及び、前記設定固定値である第一設定固定値に基づいて前記第一パラメータを特定し、
   前記変数、及び、前記設定固定値である第二設定固定値に基づいて前記第二パラメータを特定し、
   前記変数、及び、前記設定固定値である第三設定固定値に基づいて前記第三パラメータを特定し、
   前記変数、及び、前記設定固定値である第四設定固定値に基づいて前記第四パラメータを特定し、
   前記変数、及び、前記設定固定値である第五設定固定値に基づいて前記第五パラメータを特定する請求項１に記載のループアンテナ特定方法。
3. 前記変数をＸとし、前記誘電体の厚みを５ｍｍとし、前記誘電率をε_rとし、前記ループアンテナが前記電波を送信又は受信する周波数を１．５７５ＧＨｚとし、前記ループアンテナの導線の延在方向に直交する直交方向の幅長を０．５ｍｍとし、前記ループアンテナの材料を銀ペースト（電気伝導率＝２５０００００[Ｓｉｍｅｎｓ／ｍ]）とし、前記ループアンテナの前記性能基準を電圧定在波比が２．０以下とした場合、
   前記変数Ｘを要求される前記誘電率ε_rに基づいて以下の式（１）により算出し、
   前記第一パラメータＹ１を以下の式（２）により算出し、
   前記第二パラメータＹ２を以下の式（３）により算出し、
   前記第三パラメータＹ３を以下の式（４）により算出し、
   前記第四パラメータＹ４を以下の式（５）により算出し、
   前記第五パラメータＹ５を以下の式（６）により算出する請求項２に記載のループアンテナ特定方法。
   Ｘ＝０．０９１６ε_r ⁵−１．５３０９ε_r ⁴＋９．４８６６ε_r ³−２５．８８２ε_r ²＋２５．０８８ε_r＋８．６３７ ・・・（１）
   Ｙ１＝（３２．２７＋Ｘ）×１．２５１９３−３０ ［ｍｍ］ ・・・（２）
   Ｙ２＝（３２．２７＋Ｘ）×１．４ ［ｍｍ］ ・・・（３）
   Ｙ３＝（３２．２７＋Ｘ）×０．６ ［ｍｍ］ ・・・（４）
   Ｙ４＝Ｘ×０．４＋０．０９９ ［ｍｍ］ ・・・（５）
   Ｙ５＝（（３２．２７＋Ｘ）×０．６３５３）×１．４＋１２．５−０．９９６３７ ［ｍｍ］ ・・・（６）
4. 矩形状かつループ状のループ状素子と、前記ループ状素子とは独立して設置された無給電素子とを有し円偏波の電波を送信又は受信するループアンテナの予め定められた性能基準を満たすパターンを規定する複数のパラメータを演算する演算部を備え、
   前記演算部は、
   前記複数のパラメータ毎に前記性能基準に応じて予め定められた設定固定値と、前記複数のパラメータで共通に前記性能基準に応じて定められる変数であって前記ループアンテナが設置される誘電体の誘電率に応じた前記変数とに基づいて、前記誘電率に応じた前記複数のパラメータを特定し、
   前記誘電体は、シート状に形成され、厚みが予め特定されていることを特徴とするループアンテナ特定装置。

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