移動無線に適した平面アンテナの基礎研究

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本研究では、移動無線に適した平面アンテナの構成を検討し、放射素子上に無給電素子を付加した構成を持つアンテナの基礎的研究を行った。放射素子上に第1無給電素子(整合素子と呼ぶ)を近接して置き、さらに放射素子から約1/2波長の位置に第2無給電素子(導波素子と呼ぶ)を置いた構造のアンテナを提案し、それぞれのパラメ-タと周波数帯域、利得、インピ-ダンス整合の関係を実験的に明らかにした。本方法の実用例としてテレビ取材中継用平面アンテナを設計、試作し性能評価している。以下にその研究成果をまとめる。(1)適当な大きさの第1無給電素子(整合素子)を選び、放射素子との間隔を調整することで、任意の出力インピ-ダンスの給電線に整合させることができ、さらにインピ-ダンスの周波数特性を比帯域10[%]以上の広帯域にできる。(2)放射素子単体の利得は7〜8[dBi]であるが、第2無給電素子(導波素子)の大きさと、放射素子との間隔を調整することで、8〜12[dBi]の利得が得られる。(3)円偏波用の平面アンテナとしては無給電素子を円偏波の放射素子上に近接して置くことで、軸比3[dB]以下の比帯域は、2点給電で10[%]、1点給電で7[%]以上となる。(4)必要とするアンテナ基板の大きさを平面配列構成の場合と本研究の構成の場合と比較すると、利得約12[dBi]のアンテナにおいて、平面配列では2波長以上必要とするのに対し、ここで提案した放射方向配列では1.5波長以上ですむ。(5)本方法のアンテナは、テレビカメラ用に試作し、実際に使用した結果、マルチパスなどの影響の無い十分な性能を持っている。この整合素子、導波素子つきマイクロストリップアンテナは8〜12[dBi]の利得を適当に持たせることができること、周波数帯域は10[%]程度と広くできることにより、移動無線用に適したアンテナとして評価できる。