第1章 アンテナの周辺知識 |
1.1 電気回路とは 2 |
1.1.1 平行2 線による回路 2 |
1.1.2 グラウンド導体の役割 2 |
1.1.3 基板の端にあるアンテナ 3 |
1.2 アンテナとは 4 |
1.2.1 テレビアンテナ 4 |
1.2.2 電波時計のアンテナ 5 |
1.2.3 電波時計のコイルはアンテナなのか? 6 |
1.3 アンテナの基本形 7 |
1.3.1 YAGI アンテナとは 7 |
1.3.2 アンテナの電磁界シミュレーション 9 |
1.3.3 アンテナの基本形 23 |
1.4 近傍界・遠方界とは 24 |
1.4.1 近傍界と遠方界の境はどこか 24 |
第2章 アンテナと電波の関係 |
2.1 アンテナという大発明 26 |
2.1.1 ヘルツの実験装置 26 |
2.1.2 ヘルツの受波装置 26 |
2.1.3 ヘルツの送波装置をシミュレーションする 27 |
2.1.4 平行平板コンデンサからアンテナへ 31 |
2.1.5 受波装置のシミュレーション 31 |
2.1.6 長岡半太郎の追試 34 |
2.2 アンテナの種類と歴史 35 |
2.2.1 マルコーニの登場 35 |
2.2.2 非接地系の歴史 36 |
2.2.3 開口面系のアンテナ 37 |
2.2.4 グラウンドの役割 39 |
2.2.5 人工グラウンドの電流 42 |
2.3 電界,磁界,電磁界そして電磁波 43 |
2.3.1 ヘルツダイポールの周りにできる電界 43 |
2.3.2 ダイポールからの放射 43 |
2.3.3 ダイポールの周りにできる磁界 44 |
2.3.4 電磁界そして電磁波 45 |
2.3.5 難しい近傍界問題 46 |
2.4 電磁界シミュレータによるアンテナ設計 47 |
2.4.1 基板で作るアンテナ 47 |
2.4.2 電磁界シミュレータで設計できるアンテナ 47 |
2.4.3 電界型アンテナの設計手順 48 |
2.4.4 IC タグの微小ループ・アンテナのシミュレーション 49 |
第3章 ワイヤー系のアンテナ |
3.1 ダイポール・アンテナのしくみ 54 |
3.1.1 線状ダイポール・アンテナの定在波 54 |
3.1.2 エレメント長の設計 55 |
3.1.3 細い線のダイポール・アンテナ 55 |
3.1.4 パラメータ機能を活用する 56 |
3.1.5 インピーダンスを調べる 60 |
3.2 ループ・アンテナのしくみ 61 |
3.2.1 クワッド・アンテナのシミュレーション 61 |
3.2.2 マグネチック・ループ・アンテナとは 63 |
3.2.3 微小ループ・アンテナのシミュレーション 65 |
3.2.4 50 Ωに整合を取る回路 67 |
3.3 八木・宇田アンテナのしくみ 68 |
3.3.1 反射器のしくみ 68 |
3.3.2 導波器のしくみ 69 |
3.3.3 ワイヤー系の八木・宇田アンテナのシミュレーション 70 |
3.4 重要なアンテナの入力インピーダンス 75 |
3.4.1 50 Ωのダイポール・アンテナ 75 |
3.4.2 バランとは何か 76 |
3.4.3 整合負荷とは 78 |
3.4.4 整合回路の必要性 79 |
3.5 入力インピーダンスの測定 79 |
3.5.1 測定器の種類 79 |
第4章 基板系のアンテナ |
4.1 基板の誘電体と波長短縮 82 |
4.1.1 基板上のダイポール・アンテナ 82 |
4.1.2 誘電体の波長短縮効果 83 |
4.1.3 マイクロストリップ線路で調べる波長短縮効果 85 |
4.2 逆L アンテナのしくみ 87 |
4.2.1 逆L アンテナとは 87 |
4.3 パッチ・アンテナのしくみ 93 |
4.3.1 GPS 用のパッチ・アンテナ 93 |
4.3.2 パッチ・アンテナの周りの電磁界 94 |
4.3.3 パッチの寸法を決める 96 |
4.3.4 基板上のパッチ・アンテナ 99 |
4.3.5 整合の手法1 100 |
4.3.6 微妙な給電位置の調整 102 |
4.3.7 50 Ω線路の設計 103 |
4.3.8 整合の手法2 105 |
4.4 誘電体材料の効果 107 |
4.4.1 マイクロストリップ線路(MSL)の実効誘電率 107 |
4.4.2 誘電体の損失tan δ 109 |
4.5 磁性体材料の効果 110 |
4.5.1 磁性体の性質 110 |
4.5.2 おサイフケータイで使われている磁性シート 110 |
4.5.3 磁性誘電体とは 112 |
第5章 進行波アンテナ |
5.1 配線路がアンテナに変身 114 |
5.1.1 平行2 線路がアンテナになる 114 |
5.1.2 配線路とアンテナの分かれ目 116 |
5.1.3 進行波だけになる条件 117 |
5.2 共振しないアンテナとは 119 |
5.2.1 テーパードスロット・アンテナ 119 |
5.2.2 TSA の整合方法 121 |
5.3 蝶ネクタイ・アンテナのしくみ 123 |
5.3.1 バイコニカル・アンテナとは 123 |
5.3.2 有限長のバイコニカル・アンテナ 123 |
5.3.3 エレメントを短くするとどうなるか? 124 |
5.3.4 蝶ネクタイ・アンテナのシミュレーション 125 |
5.3.5 スケルトンタイプの蝶ネクタイ・アンテナ 126 |
5.3.6 さらに細いフレームエレメント 128 |
5.3.7 三角アンテナでさらに小型化する 131 |
5.3.8 フレアー角と帯域幅 135 |
5.3.9 細いフレームエレメントの三角アンテナ 136 |
第6章 RFID システムのアンテナ |
6.1 電磁誘導によるRFID システム 138 |
6.1.1 ファラデーの電磁誘導の法則 138 |
6.1.2 コイルの自己インダクタンス 139 |
6.1.3 相互インダクタンスとは 140 |
6.1.4 リーダライタのコイルとタグのコイルの結合度 140 |
6.1.5 Sonnet Lite で結合係数k を求める 142 |
6.1.6 13.56MHz 用のアンテナ(コイル) 144 |
6.2 UHF 帯RFID タグのアンテナ 146 |
6.2.1 RFID タグの用途 146 |
6.2.2 900MHz 帯の半波長ダイポール・アンテナ 147 |
6.2.3 広帯域化の技法 149 |
6.2.4 エレメントの位置を変えてみる 151 |
6.3 リーダとタグの偏波 156 |
6.3.1 UHF 帯のRFID タグ 156 |
6.3.2 卍形アンテナの設計 157 |
6.4 パッチ・アンテナによる円偏波の放射 158 |
6.4.1 パッチ・アンテナのシミュレーションモデル 158 |
6.4.2 右旋回と左旋回 159 |
6.5 通信距離の予測式 160 |
6.5.1 UHF 帯のRFID タグの通信距離 160 |
第7章 電磁界シミュレータで調べるアンテナ特性 |
7.1 アンテナの放射効率 164 |
7.1.1 放射効率の定義 164 |
7.1.2 放射効率の測定方法 165 |
7.1.3 電磁界シミュレーションによる方法 166 |
7.1.4 パッチ・アンテナの放射効率 169 |
7.2 アンテナの利得 171 |
7.2.1 利得の定義 171 |
7.2.2 真の利得とは 172 |
7.2.3 利得の測定方法 173 |
7.2.4 アンテナは利得が高いほど高性能か 174 |
7.2.5 反射板の効果と指向性 175 |
7.2.6 2 つの金属壁でできる定在波 177 |
7.3 アンテナの帯域幅 178 |
7.3.1 帯域幅の定義 178 |
7.3.2 広帯域ダイポールの設計 179 |
7.3.3 パッチ・アンテナの広帯域化 182 |
7.3.4 ダブルパッチによる広帯域化 183 |
7.3.5 パッチの並列配置 186 |
7.3.6 短絡パッチによる広帯域化 189 |
7.4 3 つのパラメータの相互関係 192 |
7.4.1 小型アンテナと3 つのパラメータ 192 |
第8章 アンテナの実際 |
8.1 UWB の超広帯域アンテナ 196 |
8.1.1 パルス励振とは 196 |
8.1.2 ログペリオディック(対数周期)・アンテナ 197 |
8.1.3 ログペリオディック・アンテナの設計例 198 |
8.1.4 自己補対アンテナ 199 |
8.1.5 不平衡半台形ダイポール・アンテナ 202 |
8.2 地デジ用の受信アンテナ 205 |
8.2.1 エレメントを網状にしたダイポール・アンテナ 205 |
8.2.2 携帯用のワンセグ受信内蔵アンテナ 207 |
8.3 携帯電話のアンテナ 210 |
8.3.1 メアンダ状モノポール・アンテナ 210 |
8.3.2 グラウンド導体を持つメアンダ状モノポール・アンテナ 212 |
8.3.3 周囲の金属の影響 214 |
8.3.4 周囲の誘電体の影響 215 |
8.3.5 整合回路の設計 217 |
8.4 IC カードサイズの小型アンテナ 220 |
8.4.1 IC のインピーダンス 220 |
8.4.2 リアクタンスを含むIC に整合を取る方法 221 |
8.4.3 ダイポール・アンテナの形状だけで整合を取る方法 222 |
8.5 ますます広がるワイヤレスの世界 224 |
8.5.1 増え続ける小型・内蔵アンテナ 224 |
Appendix 226 |
① Sonnet Liteについて 226 |
② 用語解説 229 |
あとがき 239 |
参考文献 240 |
索引 241 |