不平衡給電超低姿勢逆 L アンテナで構成された高機能アンテナ

不平衡給電超低姿勢逆 _L アンテナで構成された高機能アンテナ

田口 光雄

^†a)

Functional Antennas Composed of Unbalanced Fed Ultra Low Profile Inverted L Antenna

Mitsuo TAGUCHI

^†a)

あらまし 長方形導体板上に配置した不平衡給電超低姿勢逆Lアンテナと，このアンテナと寄生素子を組み合 わせた高機能アンテナについて説明する．最初に，不平衡給電超低姿勢逆Lアンテナの特性を示し，低姿勢アン テナとしてよく知られている逆Lアンテナとの比較を行う．次に，逆Lアンテナの近傍に寄生素子を配置する ことで，2周波共用アンテナ，2周波共用MIMOアンテナ，高利得アンテナ，広帯域アンテナを実現できること を示す．また，逆Lアンテナの近傍に電磁界が強く励振される特徴を利用したマイクロ波帯の無線電力伝送シス テム用アンテナの特性を説明する．最後に，逆Lアンテナを構成する同軸ケーブルをコプレーナ線路に置き換え たアンテナを紹介する．

キーワード 超低姿勢アンテナ，不平衡給電，逆Lアンテナ，2周波共用アンテナ，広帯域アンテナ，無線電 力伝送用アンテナ

1.

^{ま え が き}

無線通信システムの高度化に伴い，アンテナの小形，

高性能化への要求は年々高まっている．その要求に応 える方法として，給電素子上の電流伝搬位相定数が特 定の周波数で負または

0

である媒質を用いたメタマテ リアルアンテナが提案されている

[1]

．これは，多数の 金属小片を金属平板上に周期的に配列することで，給 電素子上の電流伝搬位相定数を，特定の周波数帯域で 負にするもので，隣り合う金属小片間隙からの漏れ波 が放射に寄与することでアンテナ高を

1/100

波長に低 姿勢にすることができる．また，小形，平面アンテナ に，直列共振と並列共振，

TE

モードと

TM

モード，

電流と磁流などの複合モードを組み込んで広帯域化す る方法が提案されている

[2]

．本論文で議論する低姿勢 アンテナは，これらのアンテナと異なり，ナチュラル アンテナの特性を改善しようとするものである

[1]

．

導体板上に置かれた半波長水平ダイポールアンテ

†長崎大学大学院工学研究科，長崎市

Graduate School of Engineering, Nagasaki University, 1–14 Bunkyo-machi, Nagasaki-shi, 852–8521 Japan

a) E-mail: [email protected] DOI:10.14923/transcomj.2017APS0001

ナでは，アンテナの電流と逆位相の電流が導体板に よるイメージ素子に流れるので，アンテナの入力抵 抗は，自己抵抗と相互抵抗の差で表される．アンテナ の高さが低くなるとともに，イメージ素子との結合 が強くなるので，相互抵抗が大きくなり，結果として 入力抵抗は小さくなる．しかし，アンテナ高が

0.1

波 長と低くなっても，ダイポールアンテナとイメージ素 子でエンドファイアアレーとなって，垂直方向の利得 は大きくなることが示されている

[3]

．文献

[4], [5]

で は，無限導体板に接近して配置可能な，アンテナ中央 からオフセットした位置で給電した，水平ダイポール アンテナが提案されている．アンテナと導体板との 間隔を

30

分の

1

波長程度と極めて低くしても，アン テナ給電位置を中央からずらす事で，入力インピー ダンスを

50 Ω

に整合させることができ，指向性利得

8.4 dBi

を実現している．アンテナはセミリジッド同 軸ケーブルで構成されている．このアンテナでは，ア ンテナ素子中心からオフセットされた

2

点で逆相給電 するために，給電回路が複雑となっている．著者らは，

文献

[4], [5]

の給電方法を逆

L

アンテナに応用し，大 きさ

0 . 245

波長

× 0 . 49

波長の長方形導体板上に配置 した，高さ

30

分の

1

波長の不平衡給電超低姿勢逆

L

（

ULPIL: Ultra Low Profile Inverted L

）アンテナで

指向性利得

4.14 dBi

を実現した

[6]

．

ULPIL

アンテナ は，文献

[3], [4]

のダイポールアンテナに比べて長さは 半分であり，給電構造も簡単である．また，接地導体 板の形状を調整して放射素子として利用し，周波数帯 域幅や利得を変化させている．

アンテナの設計では，指定された周波数帯域で所望 の放射特性を実現するために，アンテナ上に電流，等 価磁流分布を大きく励振し，更に，アンテナに電力を 効率良く供給するためにアンテナの入力インピーダ ンスを給電線路と整合させることが重要である．マイ クロストリップアンテナでは，パッチの端から給電点 をずらすことで，すなわち，オフセット給電を行うこ とでインピーダンスを整合させることが知られてい る

[7]

．また，逆

L

アンテナの垂直素子と水平素子の 屈曲部に短絡スタブを取り付けて，インピーダンスを 整合させる逆

F

アンテナが低姿勢アンテナとしてよく 知られている

[8]

．

本論文では，最初に，

ULPIL

アンテナと逆

F

アン テナの特性を比較している．次に，

ULPIL

アンテナ の近傍に寄生素子を配置した高機能アンテナとして，

寄生素子を

ULPIL

アンテナで共振させる

2

周波共用 アンテナ，

2

周波共用

MIMO

アンテナ，寄生素子の 共振周波数を

ULPIL

アンテナと一致させて高利得を 実現したアンテナを紹介する

[9]

〜

[11]

．また，

ULPIL

アンテナと寄生素子の結合を利用して広帯域とする地 上波テレビ放送受信アンテナ

[12]

や高さを

43

分の

1

波長と低くして超狭帯域とした

2

個の

ULPIL

アンテ ナを向かい合わせに配置した，無線電力伝送システム を紹介する

[13]

．次に，

ULPIL

アンテナをセミリジッ ド同軸ケーブルから，コプレーナ線路に変更したアン テナを紹介する

[14]

．

各種アンテナの数値解析には，モーメント法に基づ く電磁界シミュレータ

WIPL-D

を用い，数値解析結 果からアンテナ特性を議論している

[15]

．

ULPIL

ア ンテナでは，設計周波数で

S11

特性を

− 10 dB

以下に できるので，

2.

の逆

F

アンテナとの比較例を除いて，

放射特性の評価には指向性利得を用いている．

2. ULPIL

^{アンテナと逆}

F

^{アンテナの} 比較

2. 1 ULPIL

アンテナ

図

1

に，長方形導体板上に配置した，

ULPIL

アン テナを示す．アンテナはセミリジッド同軸ケーブルで 構成されている．同軸ケーブルの外導体は先端から

図1 ULPILアンテナ

Fig. 1 ULPIL antenna. h = 4 mm, pxm = pxp = 15 mm,pym= 10 mm,pyp= 44 mm, Radii of outer and inner conductor of semi-rigid coax- ial cable = 1.095 mm and 0.255 mm.

図2 ULPILアンテナの入力インピーダンス特性

Fig. 2 Input impedance of ULPIL antenna. h = 4 mm, L = 31 mm, pxm = pxp = 15 mm, pym= 10 mm,pyp= 44 mm.

L − L

1の長さの位置で切断されており，そこの同軸開 口から電磁界が放射されるので，ここが給電点となる．

導体板からの水平素子の高さは

h

^{であり，水平素子の} 長さは

L

^{である．設計周波数は}

2.45 GHz

である．同 軸ケーブルの外導体半径は

1.095 mm

，内導体半径は

0.255 mm

である．同軸ケーブルはアンテナ給電点に 電力を供給するための給電線路であり放射には寄与し ないので，数値解析では完全導体円柱でモデル化して いる．

図

2

に，垂直素子との屈曲点から給電点までの長 さ

L

1 を変化させた場合の

ULPIL

アンテナの入力 インピーダンス特性を示す．パラメータ

h = 4 mm,

L = 31 mm, pxm = pxp = 15 mm, pym = 10 mm,

pyp = 44 mm

は固定している．「

×

^」印は，

2.45 GHz

での入力インピーダンスを示す．入力インピーダンス は，印加電圧と給電点電流の比で定義される．給電位 置をアンテナ基部に近づけるとともに給電点電流が大

図3 ULPILアンテナのS11特性

Fig. 3 S11 characteristics of ULPIL antenna. h = 4 mm,pxm =pxp = 15 mm,pym = 10 mm, pyp = 44 mm, L = 30 mm, L₁ = 21.6 mm;

L = 31 mm, L1 = 22.6 mm; L = 32 mm, L1= 23.5 mm.

図4 ULPILアンテナの電流分布(2.45 GHz).

Fig. 4 Current distribution on ULPIL antenna at 2.45 GHz. h = 4 mm, L = 31 mm, L₁ = 22.6 mm; pxm = pxp = 15 mm, pym = 10 mm,pyp= 44 mm.

きくなるので，入力抵抗は低下する．図

3

に，水平素 子の長さ

L

を変化させた場合の

S11

特性を示す．給 電点までの長さ

L

^1は，

S11

が最小となるように調整 している．図

4

に，

ULPIL

アンテナの電流分布の計 算値を示す．表

1

に，水平素子の高さ

h

^{を変えた場合} に

S11

が

− 10 dB

以下となる帯域幅，設計周波数での 指向性利得の計算値を示す．

ULPIL

アンテナでは，水平素子の長さ

L

^がほぼ

4

分の

1

波長となる長さで共振し，給電点の位置を調整 することで入力インピーダンスを変えることができる．

また，アンテナの高さを低くすれば狭帯域となる．

2. 2

逆

F

アンテナとの比較

図

5

に，長方形導体板上に配置した，逆

F

アンテナ を示す．逆

L

アンテナの垂直素子と水平素子の屈曲点 から長さ

Ls

の短絡スタブを設けている．アンテナ素 子の半径は，

ULPIL

アンテナの同軸ケーブル外導体 半径と等しく

1.095 mm

としている．

表1 水平素子の高さhに対するS11帯域幅と指向性利得 Table 1 S11 bandwidth and directivity as a function

ofh.

図5 逆Fアンテナ

Fig. 5 Inverted F antenna. pxm = pxp = 15 mm, pym= 10 mm,pyp= 44 mm, Radius of con- ductor = 1.095 mm.

図6 hに対する逆Fアンテナの入力インピーダンス特性 Fig. 6 Input impedance characteristics of inverted F antenna for differenth. pxm=pxp= 15 mm, pym= 10 mm,pyp= 44 mm,Ls= 3.3 mm.

図

6

に，水平素子の高さ

h

^{に対する逆}

F

アンテナの 入力インピーダンス特性を示す．短絡スタブの長さは

Ls = 3 . 3 mm

である．水平素子の分岐部から先端ま での長さ

L

^は，

S11

が設計周波数

2.45 GHz

で最小と なるように調整している．図

7

に，短絡スタブの長さ

図7 Lsに対する逆Fアンテナの入力インピーダンス 特性

Fig. 7 Input impedance characteristics of inverted F antenna for different Ls. pxm = pxp = 15 mm, pym = 10 mm, pyp = 44 mm, h = 10 mm.

図8 ULPILアンテナと逆FアンテナのS11帯域幅と 水平素子の長さの比較

Fig. 8 Comparison of S11 bandwidth and length of horizontal element between ULPIL antenna and inverted F antenna. pxm = pxp = 15 mm,pym = 10 mm, pyp= 44 mm, Ls = 3.3 mm.

Ls

に対する入力インピーダンス特性を示す．アンテ ナの高さは

h = 10 mm

である．アンテナ高

h

^を低く すると，入力リアクタンスが容量性となるので，

S11

を

− 10 dB

以下とするためには短絡スタブの長さ

Ls

を短くする必要がある

[16]

．しかし，図

7

の結果から わかるように，

Ls

を短くしても大きな誘導性リアク タンスは得られない．

図

8

に，

ULPIL

アンテナと逆

F

アンテナの

S11

帯域幅と水平素子の長さの比較を示す．水平素子の 長さは，

ULPIL

アンテナでは

L

^，逆

F

アンテナでは

L + Ls

である．逆

F

アンテナでは，アンテナ高

h

を

図9 ULPILアンテナと逆Fアンテナの動作利得の比較

Fig. 9 Comparison of actual gain between ULPIL antenna and inverted F antenna. pxm = pxp = 15 mm,pym = 10 mm,pyp= 44 mm, Ls= 3.3 mm.

5.4 mm

より低くすると，

S11

が

− 10 dB

以下となら ない．それに対し，

ULPIL

アンテナではアンテナ高を

2 mm

としても

S11

特性は

− 10 dB

以下を満足する．

図

9

に，両アンテナの動作利得の比較を示す．アンテ ナ高

h

^が

8 mm

以上であれば，両者の動作利得はほぼ 等しいが，

h

^{が低くなると，逆}

F

アンテナでは

S11

特 性が悪化するために，動作利得は低下する．

3.

寄生素子を配置した高機能アンテナ

3. 1 2

周波共用アンテナ

基部給電逆

L

アンテナを折り返して平行線路とし，

先端を短絡することで

1.5 GHz

帯で

50 Ω

給電線路と 整合をとり，更に，その横に逆

L

形状の寄生素子を 配置して

1.5 GHz

帯，

2.5 GHz

帯の

2

周波共用アン テナが提案されている

[17]

．しかし，給電アンテナ単 体では，

1.5 GHz

帯でアンテナの高さを

13

分の

1

波 長より低くすると，

S11

特性は劣化する．著者らは

ULPIL

アンテナの上部に直線状寄生素子を配置した，

2.45 GHz

帯，

5.2 GHz

帯の

2

周波共用アンテナを提 案した．寄生素子の高さ

h2

は

2.45 GHz

帯で

13

分の

1

波長と文献

[16]

とほぼ同じである．

図

10

に，

2.45 GHz

，

5.35 GHz

で共振する

2

周波共 用アンテナを示す．

2.45 GHz

で共振する逆

L

アンテ ナのすぐ上に，

5.35 GHz

で電流振幅が最大となる長さ の寄生素子を置いている．寄生素子の高さ

h 2

が高く なれば，長さ

L 2

は短くなる．図

11

，図

12

に，

S11

特 性，指向性利得特性を示す．

2.4

〜

2.472 GHz

，

5.15

〜

5.35 GHz

で

S11

の計算値，実測値とも

− 10 dB

以下 となっており，それぞれの帯域で指向性利得は

3.73

〜

図10 2周波共用アンテナ

Fig. 10 Dual band antenna. pxp = pym = 7 mm, pyp= 50 mm,pym= 10 mm,h1 = 6.12 mm, L= 30 mm,L1 = 11.5 mm,h2 = 9.17 mm, L2 = 24.7 mm, Radii of outer and inner con- ductors of coaxial cable = 0.8 mm, 0.255 mm, Radius of parasitic element = 0.8 mm.

図11 2周波共用アンテナのS11特性 Fig. 11 S11 characteristics of dual band antenna.

図12 2周波共用アンテナの指向性利得特性 Fig. 12 Directivity characteristics of dual band an-

tenna.

3.78 dBi

，

6.25

〜

6.52 dBi

となっている．

3. 2 2

周波共用

MIMO

アンテナ

ULPIL

アンテナでは，逆

L

素子の高さが波長に 比べて極めて低く，アンテナ近傍に電磁界が集中し ているという特徴がある．そこで，

2

個の

ULPIL

ア ンテナを近くに配置してもアンテナ間の相互結合は

図13 2周波共用MIMOアンテナ

Fig. 13 Dual band MIMO antenna. pxp = 7 mm, pym = 10 mm,pyp = 45 mm,d = 41 mm, h1 = 6 mm,h2 = 9 mm,L= 28.9 mm,L1 = 14.4 mm,Lp= 27.1 mm,pyl= 4.6 mm.

図14 2周波共用MIMOアンテナのSパラメータ特性 Fig. 14 S parameter characteristics of dual band

MIMO antenna.

小さいと考えて，

MIMO

アンテナを提案した．図

13

に，

2.38

〜

2.52 GHz

，

4.87

〜

5.17 GHz

帯の

2

周波共用

MIMO

アンテナを示す．素子間隔

d = 41 mm

は，

S21

が

− 20 dB

以下となる最小の値に選んでいる．図

14

に，

MIMO

アンテナの

S

パラメータを示す．二つの 周波数帯で，

S11

は

− 10 dB

以下，

S21

は

− 20 dB

以 下となっている．図

15

に指向性利得を示す．指向性利 得は

2.45 GHz

で

4.11 dBi

，

5 GHz

で

8.11 dBi

となっ た．図

16

に

S

パラメータから計算した相関係数を示 す．相関係数は次式で定義される

[18]

．

ρ

e

= |S

11

∗ S

¹²

+ S

²¹

∗ S

²²

|

²

(1 − (|S

11

|

²

+ |S

21

|

²

))(1 − (|S

22

|

²

+ |S

12

|

²

))

(1)

二つの周波数帯で

0.02

以下の相関係数を得た．こ のアンテナでは，二つのアンテナ素子を長方形導体板

図15 2周波共用MIMOアンテナの指向性利得特性 Fig. 15 Directivity characteristics of dual band

MIMO antenna.

図16 2周波共用MIMOアンテナの相互相関係数特性 Fig. 16 Correlation coefficient characteristics of dual

band MIMO antenna.

上に配置しているために，導体板上の

x

軸方向の電流 が大きくなり，

1

個のアンテナが置かれている場合に 比べて指向性パターンが変化している．そのために，

相関係数が小さくなっていると考えられる

[19]

．

3. 3

高利得平面アンテナ

3.1

で説明した

2

周波共用アンテナにおいて，

ULPIL

アンテナ上部に配置した寄生素子の共振周波数を

ULPIL

アンテナの共振周波数に一致させれば，高利

得アンテナが実現できる．ここでは，寄生素子の長さ を短くするために長方形導体板を用いたアンテナを 図

17

に示す．寄生素子の

x

軸方向の幅は接地導体板 と同じであるが，

y

軸方向の長さは短い．図

18

に，高 利得平面アンテナの

S11

特性を示す．寄生素子の長 さ

dy

を変えることで共振周波数を変えることができ る．図

19

に，このアンテナの指向性利得特性を示す．

図17 高利得平面アンテナ

Fig. 17 High gain planar antenna.h= 4 mm,pxm= pxp= 20 mm,pym= 13 mm,pyp= 47 mm, dh = 9 mm, dx = 40 mm, dy = 51 mm, L= 39 mm,L1 = 11 mm.

図18 高利得平面アンテナのS11特性 Fig. 18 S11 Characteristics of high gain planar an-

tenna.

図

20

に，寄生素子の有無による

xz

面内の放射電界指 向性パターンの比較を示す．寄生素子を置くことで水 平方向の放射が弱くなっている．マイクロストリップ アンテナでは，給電線路との整合が取りやすい給電法 として

L

プローブ給電が知られている

[20]

．

L

プロー ブ給電では，プローブの長さと給電位置（垂直素子の 位置）を調整することで整合を取るが，提案アンテナ では，水平素子の長さと給電位置を調整できるため，

垂直素子の位置を変化させずに整合を取ることができ る

[21]

．

図19 高利得平面アンテナの指向性利得特性 Fig. 19 Directivity characteristics of high gain pla-

nar antenna.

図20 放射電界指向性パターン（xz面内）

Fig. 20 Electric field radiation pattern in xz-plane.

図21 地上波テレビ放送受信アンテナ Fig. 21 Receiving antenna for terrestrial TV broad-

casting. pxm = pxp = 20 mm, pym = 34 mm, pyp = 210 mm, h = 30 mm, h2 = 15 mm, L = 139 mm, L1 = 43 mm, L2 = 96 mm.

3. 4

テレビ放送受信用広帯域アンテナ

ULPIL

アンテナ単体の帯域幅を地上波テレビ放送

周波数

470 MHz

〜

710 MHz

に広げるために，接地導 体板の寸法を調整し，逆

L

アンテナと導体板の間に逆

L

構造の寄生素子を配置した．図

21

に，テレビ放送 受信アンテナの構造を示す．図

22

，

23

に，

S11

特性，

指向性利得特性を示す．このアンテナでは，導体板の 幅

pxm + pxp

^{を狭くすると，逆}

L

アンテナと導体板 の結合が弱くなり広帯域特性となる．放射電磁界はア

図22 地上波テレビ放送受信アンテナのS11特性 Fig. 22 S11 characteristics of reception antenna for

TV broadcasting.

図23 地上波テレビ放送受信アンテナの指向性利得特性 Fig. 23 Directivity characteristics of reception an-

tenna for TV broadcasting.

図24 地上波テレビ放送受信アンテナの電流分布 Fig. 24 Current distribution on reception antenna

for TV broadcasting.

ンテナ上の電流の積分で表されるので，導体板が狭く なれば放射パターンがブロードになり指向性利得が低 下している．図

24

に寄生素子の有無による電流分布 の違いを示す．逆

L

アンテナは低周波数で共振するよ うに設計し，寄生素子は逆

L

アンテナによって励振さ れ，高周波で共振するようにしている．また，導体板 の長さは低周波数ではほぼ半波長となって，導体板上 の電流も放射に寄与している．

4.

強近傍電磁界を利用したアンテナ 近傍界結合アンテナを用いる電磁界共振（共鳴）方 式は，

2007

年に

MIT

の研究グループがループアンテ ナを用いた共鳴方式による無線電力伝送を発表して以 降，多くの研究が発表されている

[22], [23]

．この方式 の伝送効率を高めるためには，アンテナと回路部との インピーダンス整合をとり，送受信アンテナ間の電力 伝送特性をいかに改善するか，システム外への電磁波 の漏洩をいかに抑制するかが重要となる．

ULPIL

ア ンテナでは，整合回路を必要とせず，アンテナの高さ を低くすることで狭帯域にできるので，

2

個の

ULPIL

図25 無線電力伝送システム

Fig. 25 Wireless power transmission system. h = 7 mm (λ/43), w = 10 mm, L = 74.55 mm, L₁ = 63.84 mm, pxm = pxp = 23mm, pym = 21 mm, pyp = 108 mm,外導体の半 径が0.8 mm，内導体の半径が0.16 mm

図26 無線電力伝送システムのSパラメータ Fig. 26 S parameters of wireless power transmission

system.

アンテナの高さを低くして，超狭帯域特性をもつ共振 器とし，向かい合わせに配置することで，無線電力伝 送システム用アンテナを提案した．図

25

に，

ULPIL

アンテナを用いた無線電力伝送システムを示す．設計 周波数は

1 GHz

である．図

26

に，送受信アンテナの

S

パラメータ特性を示す．

S11

が

−10 dB

となる周波 数帯域は，

996 MHz

〜

1,004 MHz

（

0.8%

）で，設計周 波数

1 GHz

での

S21

の計算値は

− 0.143 dB

となった．

それに対し，実測値は

− 1 dB

程度と伝送効率が低下 している．これは，製作精度を高くすることができな かったためである．

5. CPW

^{で構成した}

ULPIL

^アンテナ

これまでは，セミリジッド同軸ケーブルを用いた

ULPIL

アンテナで構成された高機能アンテナを紹介

した．アンテナを試作する場合，同軸ケーブルでは製 作誤差を生じやすい．そこで，共平面給電線（

CPW:

Coplanar Waveguide

）を用いた

ULPIL

アンテナを 提案した．図

27

に，誘電体基板表面に

CPW

を印刷

図27 誘電体基板に印刷した逆Lアンテナ Fig. 27 Printed inverted L antenna on dielectric sub-

strate. Wideband antenna: L = 23.3 mm, L₁ = 16.4 mm, h= 2.4 mm, g= 0.32 mm, w= 3.57 mm,pxm =pxp= 8 mm,pym = 8 mm, andpyp= 35 mm. High gain antenna:

L= 21.6 mm,L₁ = 17.4 mm,h = 2.4 mm, g= 0.32 mm,w= 3.57 mm,pxm =pxp = 14 mm,pym= 8 mm, andpyp= 31 mm.

図28 誘電体基板に印刷した逆LアンテナのS11特性 Fig. 28 S11 characteristics of printed inverted L an-

tenna on dielectric substrate.

図29 誘電体基板に印刷した逆Lアンテナの指向性利得 特性

Fig. 29 Directivity characteristics of printed inverted L antenna on dielectric substrate.

したアンテナを示す．

CPW

の外側の接地導体は垂直 素子を介して，接地導体板に短絡し，接地導体板と垂 直素子の間で励振している．設計周波数は

2.45 GHz

である．誘電体基板の幅を広くすると，

S11

特性は狭 帯域に，指向性利得は大きくなり，更に，誘電体基板 の長さを調整することで，設計周波数で指向性利得を 最大となるようにしている．図

28

，図

29

に，二つの アンテナの

S11

特性と指向性利得特性を示す．

CPW

を用いてアンテナ素子を形成すれば，等価的な給電点 を素子の途中に置くことができる

[24]

．

6.

^{む す び}

本論文では，長方形導体板上に配置した

ULPIL

ア ンテナと，

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アンテナで構成した高機能アンテ ナを紹介した．最初に，

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アンテナと低姿勢ア ンテナとして知られている逆

F

アンテナの特性と比 較し，逆

F

アンテナではアンテナの高さが低くなる と短絡スタブを短くしてもインピーダンスを

50 Ω

に

整合させることが難しくなるのに対し，

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アン テナではアンテナの高さによらず整合が取れることを 明らかにした．次に，

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アンテナを用いた高機 能アンテナの例として，アンテナの上に寄生素子を配 置したアンテナを紹介し，寄生素子を

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アンテ ナと別の周波数で動作させることで

2

周波共用アンテ ナを，同じ周波数で動作させることで高利得アンテナ を，また，

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アンテナと寄生素子間の結合を利 用した広帯域アンテナを紹介した．また，長方形導体 板上に

2

個の

2

周波共用アンテナを配置した

2

周波共 用

MIMO

アンテナを紹介した．

2

周波共用アンテナ では，

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アンテナの長さを低周波数で

4

分の

1

波長となるように設定し，寄生素子が高周波数で半波 長となるようにしている．二つの共振周波数が近くな ると広帯域アンテナとして動作する．これまでに，低 周波数の

2

倍程度の高周波数で

2

共振を実現している が，周波数差をどこまで広くできるかは今後の検討課 題である．

次に，

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アンテナ近傍に電磁界が強く励振さ れる特徴を生かしたマイクロ波帯の無線電力伝送シス テム用アンテナの特性を説明した．最後に，

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ア ンテナを構成する同軸ケーブルをコプレーナ線路に置 き換えたアンテナを紹介した．

提案した不平衡給電アンテナでは，アンテナ素子に 同軸ケーブルまたは

CPW

伝送線路を用いることで，

等価的な給電点を給電線路との整合の取りやすい素子 途中に置くことができるので，アンテナ設計が容易で ある．

文 献

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（平成29年1月23日受付，4月27日再受付，

6月2日早期公開）

田口 光雄 （正員：シニア会員）

1970第一大学・工卒．1972同大大学院 修士課程在学中．現在，通信分野の研究に 従事1975佐賀大・理工・電気卒，1977同大 学院修士課程了．同年佐賀大教務員．1979 同助手．1987長崎大助教授．1996文部省 在外研究員（UCLA）．2007長崎大教授，

現在に至る．工博．各種アンテナの開発，数値解析法の研究 に従事．著書「Antenna Engineering Handbook 4th ed., 30 章」など．