A Theoretical Model of Radiation Mechanism of Small Antenna for Improving Reliability of IoT Devices

提高物联网设备可靠性的小天线辐射机制理论模型

• 批准号: 21K14158
• 负责人: 藤田 佳祐
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Maebashi Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14158/
• 关键词: 小形アンテナ; 複共振; 帯域幅; 近傍界; Q値; 放射効率; 球ヘリカルアンテナ; IoT; アンテナ理論; 電磁波; 解析的手法; 理論モデル

本課題では小形アンテナの近傍に存在する物体が与える影響に関する原因と対策について検討している．２０２２年度の研究では，小形アンテナの近傍にある物体を積極的に利用することによって性能を向上させる方法を中心に研究を行った．これまでに行ってきた研究では，小形アンテナにおいて帯域幅の低下を引き起こす原因である非常に強い近傍界の分布について，理論的な解明へ向けた一歩を踏み出すことができた．この近傍界は，アンテナの帯域幅を減少させるだけでなく，等価的な整合回路として帯域幅の増大にも複共振として利用できることが知られている．したがって，本課題で小形アンテナの典型モデルとして用いてきた球ヘリカルアンテナについて，近接物体の影響に伴う近傍界を積極的に利用して複共振を実現するための検討を行った．球ヘリカルアンテナの近傍界を利用した複共振アンテナを実現し，従来アンテナよりも大きな帯域幅が得られた．シミュレーションにおける電界分布によって，複共振を実現している近傍界は伝送線路内の電界分布として解釈が可能であることを示した．その結果，このアンテナの帯域幅はシミュレーション及び実験による結果はよく一致し，球ヘリカルアンテナに対する複共振の適用可能性を示すことができた．

该主题研究了有关小天线附近物体的影响的原因和对策。在2022年的研究中，我们专注于通过使用位于小天线附近的对象积极地提高性能的方法。到目前为止，我已经进行的研究已经能够迈出一步，朝着非常强大的近场分布的理论阐明，这是小天线减少带宽的原因。众所周知，这种近场不仅减少了天线的带宽，而且还可以用作多共振的谐振剂作为等效匹配电路，以增加带宽。因此，在这个主题中，我们研究了被用作小天线的典型模型的球体天线，由于近距物体的影响，通过积极利用附近的场来实现多种共鸣。使用球形天线的近场实现多共振天线，导致比常规天线更大的带宽。模拟中的电场分布表明，实现多个共振的近场可以解释为传输线中的电场分布。结果，该天线的带宽与模拟和实验结果一致，表明多个共振在球体螺旋天线上的适用性。

项目成果

Analysis on the Electric Near-field of Small Spherical Helix Antennas by Using the Spherical Wave Expansion of the Novel Thin-wire Model

利用新型细线模型的球面波展开分析小球形螺旋天线的电近场

• DOI: 10.14923/transcomj.2022gwp0005
• 发表时间: 2023
• 期刊: 電子情報通信学会論文誌B 通信
• 作者: 藤田 佳祐;野口 啓介
• 通讯作者: 野口 啓介

Analysis on Near Field of Spherical Helix Antennas with Vector Spherical Harmonics

矢量球谐函数球形螺旋天线近场分析

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proc. of 3rd URSI Atlantic Radio Science Conference (URSI AT-AP-RASC)
• 作者: Keisuke FUJITA;Takuma SHIMADA;風間勇希，渡邉翔一郎，日髙邦彦，宮武昌史;木下皓介，渡邉翔一郎，山口大助，望月駿登;Keisuke FUJITA
• 通讯作者: Keisuke FUJITA

Significance of the Higher-order Modes to the Near-field Calculation of the Spherical Helix Antennas

高阶模态对球形螺旋天线近场计算的意义

• DOI: 10.1109/apwc49427.2022.9899885
• 发表时间: 2022
• 期刊: Proc. of 2022 IEEE-APS Topical Conference on Antennas and Propagation in Wireless Communications (APWC)
• 作者: 藤田 佳祐;野口 啓介;渡邉翔一郎，土居真太朗，日髙邦彦;Keisuke FUJITA
• 通讯作者: Keisuke FUJITA

Calculation of Q Factor for Spherical Helix Antennas

球形螺旋天线 Q 因子的计算

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proc. of 2022 URSI-Japan Radio Science Meeting (URSI-JRSM 2022)
• 作者: Keisuke FUJITA;Takuma SHIMADA
• 通讯作者: Takuma SHIMADA

Radiation Efficiency Estimation for Spherical Helix Antennas

球形螺旋天线的辐射效率估计

• 发表时间: 2021
• 期刊: Proc. of General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science
• 作者: 木村優雅;渡邉翔一郎;K. Fujita
• 通讯作者: K. Fujita