66 平成 18 年度電気関係学会東北支部連合大会 2B10 高利得 EBG 共振器アンテナのカバー材に対する検討 ○村上 仁康†，佐藤 弘康†，澤谷 邦男† †東北大学大学院工学研究科電気・通信工学専攻 [1] D. R. Jackson et. al, IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol. 33, No. 7, pp.905−910, July 1988. [2] Young Ju Lee et.al, IEEE AP-S Imt. Symp, Vol. 3A, pp.2 – 5, 2005 z Dielectric superstrate or PDA εr Patch antenna y Case of PDA-EBG lx sx ly sy LG Ground plane h x la z la y 図1 d1 x Feed EBG 共振器アンテナの構造 Actual Gain [dBi] 20 D-EBG (ε = 11.2, h = 3.2mm, d = 66mm) r 1 15 PDA-EBG (εr = 3.3, h = 1.2mm, d1 = 68mm) 10 Only patch 5 0 4 4.5 5 5.5 Frequency[GHz] 6 (a) 実験結果 20 Actual Gain [dBi] 1. はじめに 高誘電率の誘電体板やプリント ダ イ ポ ー ル の 周 期 構 造 (Printed Dipole Array, PDA)のカバーをパッチアンテナの前面に配置 し て 高 利 得 を 図 る EBG(Electromagnetic Band Gap)アンテナが報告されている[1], [2]．このア ンテナでは，カバーを装荷するだけの簡単な構 成で高利得化できるため，様々な応用が期待で きる．本報告では，カバー材として高誘電率の 誘電体板を用いた場合，及び PDA を用いた場 合について EBG 共振器アンテナを構成し，こ れらの特性を比較，検討したので報告する． 2. EBG 共振器アンテナの構造 EBG 共振器ア ンテナの構造を図 1 に示す．一辺の長さが LG の方形地板上に一辺の長さ la のパッチアンテナ を 配 置 し ，そ の 上 面 に高 誘 電 率 誘電 体 板 の み (D-EBG)，または低誘電率誘電体基板上に PDA を設けた PDA-EBG を配置する．誘電体の厚さ を h，PDA の個数は nx×ny とした．また，地板 から誘電体基板の上面までの間隔を d1 とし， D-EBG，PDA-EBG 共にほぼ同じ値を用いた． 3. 実験結果及び FDTD 計算結果 パッチの長 さを la =26mm (共振周波数 4.9GHz)，LG = 250mm のときの，パッチアンテナ単体及び EBG 共振 器 ア ン テ ナの 動 作 利 得の 周 波 数 特性 の 実 験 結 果及び FDTD 法による計算結果をそれぞれ図 2(a), (b)に示す．FDTD 法による計算結果は実験 結果と概ね一致しており，実験の妥当性が示さ れた．実験において，D-EBG と PDA-EBG の動 作利得の最大値はそれぞれ 18dBi, 18.1dBi であ り ， 両 者 共に パ ッ チ アン テ ナ 単 体に 比 べ て 約 8dB 上昇した．また，両者の特性がほぼ一致す るという結果が得られた． 4. まとめ 全く異なるカバー材を用いた場合 について，動作利得の比較を行った．今後両者 の 特 性 が ほぼ 一 致 す る結 果 と な った 要 因 に つ いて，動作原理をふまえて考察する必要がある． PDA-EBG (εr = 3.3, h = 1.2mm, d1 = 68mm) 15 D-EBG (εr = 11.2, h = 3.2mm, d1 = 66mm) 10 Only patch 5 0 4 4.5 5 5.5 Frequency[GHz] (b) FDTD 計算結果 図 2 動作利得の周波数特性 (lx = 20mm, ly = 5mm, sx = sy = 5mm, nx = 10, ny = 25) 6 x
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