広帯域,マルチバンド,至近距離通信のための最新技術ユビキタス時代のアンテナ設計

ユビキタス時代のアンテナ設計
広帯域,マルチバンド,至近距離通信のための最新技術

根日屋 英之, 小川 真紀
A5判 / 216ページ
定価 2300 円+税
ISBN978-4-501-32500-8(4-501-32500-3) C3055
[2005年09月 刊行]

内容紹介

ユビキタス時代のアンテナ設計手法を考察

まえがき

 世の中は情報通信時代で,私たちのまわりにも多くの無線通信機が存在する.無線通信機と空間のインタフェースはアンテナである.
 近年の通信システムは,狭帯域通信と広帯域通信に分けられる.狭帯域通信用アンテナは従来の設計手法を用い,アンテナを共振器ととらえて設計する.一方,UWBに用いる超広帯域通信用アンテナでは,その帯域は3.1〜10.6GHzと非常に広く,インパルス通信という特殊性もあるので,アンテナの広帯域設計の他に利得や群遅延特性の抑制,周波数によってアンテナの打ち上げ角が変化しないような配慮,アンテナの物理的な長さにより生じる信号の波形歪を生じさせないようにすることなど,従来のアンテナ技術に加え,その無線システムの特徴も理解した上での設計が要求されるようになってきた.
 また,今までの無線通信は遠方と通信することを前提にしていたので,アンテナも遠方界の振る舞いのみを考えればよかったが,近年,話題になっているユビキタス通信の世界では,至近距離通信が前提となり,磁界が支配的な近傍界での現象をとらえる必要がある.
 このように,本書はユビキタス通信時代に即し,従来の設計手法に加えて,今までのアンテナ技術書にはあまり論じられていなかった新しいアンテナの設計手法をいろいろな観点から考察してみた.
 第1章ではベクトルの概要と電磁気学の基礎,第2章ではアンテナの電気的特性を評価する上でのパラメータの説明,第3章ではアンテナの基本特性の解析,第4章では給電線,第5章では給電方法,第6章から第9章は具体的なアンテナの設計事例,第10章では電子回路とアンテナの融合の事例,第11章では回線設計,第12章ではアンテナの測定,付録として平面アンテナの小形化の事例に関して述べている.
 新時代のアンテナを具現化するアンテナ設計者にとって,本書が参考になれば幸いである.
 2005年8月
 根日屋 英之,小川 真紀

目次

第1章 高周波の雑学と基礎知識
 1.1 電流と磁界と変位電流(電界)
 1.2 電波の定義
 1.3 ベクトル
 1.4 電磁気学の基礎知識
 1.5 波動方程式
第2章 アンテナのパラメータの定義
 2.1 デジベル
 2.2 インピーダンス
 2.3 スミスチャート
 2.4 Sパラメータ
 2.5 アイソトロピックアンテナ
 2.6 アンテナの絶対利得と相対利得
 2.7 アンテナの有効面積
 2.8 アンテナの絶対利得と指向性幅の関係
 2.9 実用アンテナの電気長と利得の関係
 2.10 VSWRとリターンロス
 2.11 電界強度
 2.12 小形アンテナの定義
第3章 アンテナの基本特性の解析
 3.1 電界放射型のアンテナ
 3.2 磁界放射型のアンテナ
 3.3 方形パッチアンテナの基本特性
 3.4 電磁界放射型のアンテナ
第4章 給電線
 4.1 平行二線
 4.2 同軸線路
 4.3 ストリップ線路
 4.4 導波管
第5章 給電方法
 5.1 平衡と不平衡
 5.2 アンテナ長と給電点インピーダンスの関係
 5.3 インピーダンス整合回路
第6章 狭帯域アンテナの設計法
 6.1 ダイポールアンテナ
 6.2 1波長ループアンテナ
 6.3 モノポールアンテナ
 6.4 八木・宇田アンテナ
 6.5 パッチアンテナ
第7章 短縮アンテナ
 7.1 接地型短縮アンテナ
 7.2 非接地型短縮アンテナ
第8章 マルチバンドアンテナの設計法
 8.1 広帯域アンテナとマルチバンドアンテナの差異
 8.2 マルチバンドアンテナの事例
第9章 広帯域アンテナ
 9.1 UWBとは
 9.2 広帯域アンテナの事例
 9.3 UWB用アンテナでの留意点
第10章 電子回路とアンテナの融合
 10.1 アレイアンテナとアレイファクタ
 10.2 アレイアンテナと電子回路の融合
 10.3 素子アンテナに水平面内無指向性アンテナを用いた場合
 10.4 素子アンテナに指向性アンテナを用いた場合
第11章 回線設計
第12章 アンテナの測定
 12.1 給電点インピーダンスの測定
 12.2 共振周波数の測定
 12.3 リターンロスやVSWRの測定
 12.4 アンテナの利得
 12.5 アンテナの放射指向特性の測定
 12.6 アンテナ素子を流れる高周波電流の分布
付録 平面アンテナの小型化
 F.1 プリント基板によるアンテナの小形
 F.2 多層構造セラミック基板アンテナ
 F.3 パッチアンテナの小型化の例
索引