大 中 小 文字サイズ
| ログイン|English

アンテナ

AMC基板を使用したRFIDタグアンテナ

反射位相の調整が可能なAMC基板の導入により、RFIDの機能改善を試みた例です。シミュレーションの結果、高誘電性材質や金属に取り付けた場合の動作の改善と、読み取り可能範囲の拡張という2つの課題について、目的が達成されたことを確認しています。(セジョン大学発表資料)

リフレクトアレーアンテナの小型化

リフレクトアレーアンテナの一次放射器として、従来の指向性アンテナに代えて全方位性アンテナを採用した例です。ソースとリフレクトアレーの距離を小さくすることによりアンテナ全体の小型化をはかります。さらにAMC基板をテーパリングしたモデルも作成し、シミュレーションの結果を比較します。(セジョン大学発表資料)

FSSとAMCに基づく高利得のアンテナ

ファブリ・ペロー干渉を利用して指向性を最大化した共振アンテナの解析例です。このアンテナは反射係数が大きいほど指向性が増大します。 セル単体のシミュレーションを実施した後、セルサイズが均一と不均一の二種類の基板を作成し、シミュレーションと測定を行い、結果を比較しています。(セジョン大学発表資料)

気象観測ロケット用デュアルバンドアンテナ

気象観測ロケットは主に高高度実験のために開発され、教育機関や低コストの研究に多用される比較的小型のロケットです。搭載するアンテナは、軽量、コンパクトで全方位性であることが求められます。また、どこかに引っかかったりしないようにロケットと一体化させる必要があり、この点が設計を難しくしています。本資料ではENSEIRB-MATMECA(Bordeaux Institute of Technology)のグループが手がけたCST STUDIO SUITEによるアンテナの開発をご紹介します。

プロトタイプビルドをシミュレーションでリプレイス - Convergentia

Convergentia(Oulu、フィンランド)は家電業界を中心とする世界中の顧客企業に向けてバーチャルプロトタイピングのソリューションを提供する世界初のバーチャルビルド ファクトリーです。セル、Wi-Fi、GPSの三つの方式の無線システムのそれぞれにアンテナが必要とされるポータブル電子機器について、物理的なプロトタイピングをバーチャルプロトタイピングに置き換えることにより工程数の削減と部品開発時間の短縮に成功しました。

BepiColomboアンテナの設計 - Airbus Defence and Space

BepiColomboは水星探査を目的とするESA(欧州宇宙機関)とJAXA(宇宙航空研究開発機構)のジョイントミッションの名称です。Airbus Defence and Space(Airbus DS)はESA側の主契約者としてこのミッションに参加しています。水星オービタに搭載される複数のアンテナシステムの性能が太陽光パネルや計器類によって損なわれることのないように、綿密なシミュレーションが行われました。

フェイズドアレイアンテナの設計

移動体衛星通信用Lバンド平面アンテナの設計事例を通して、Antenna Magusのアレイ合成機能とCST MW STUDIO(CST MWS)のフルウェイブシミュレーションを使用してアンテナ設計を効果的に進める方法を具体的に説明します。

アンテナ整合回路の最適化

アンテナ設計にはインピーダンス整合が欠かせません。アンテナの入力インピーダンスとアンプのインピーダンス(たとえば50 Ohm)の整合が取れていないと、アンテナから放射するはずの信号がアンプに反射します。通常はディスクリートインダクタやキャパシタと伝送線路からなる整合回路でアンテナのインピーダンスを整合します。このホワイトペーパーではアンテナ整合回路の最適化について解説します。整合回路の設計は一見難しくなさそうですが、実際にはさまざまな配慮を必要とします。

超広帯域高出力進行波アンテナ

高出力マイクロ波(HPM)進行波アンテナの設計と実装の事例です。アンテナの駆動は高出力の単発信号発生器により 出力-3dB、パルス幅1ns、ピーク電圧100kV以下で行います。信号発生器には出力用の中空同軸導波管が搭載されているため、同軸導波管と平行板の間のトランジションについても設計と製作を行いました。まずシステムの物理的な寸法、電気的パラメータの理論値および特性をMATLABで計算した後、CST STUDIO SUITEでアンテナの構成要素をモデル化し、計算と最適化を実行します。さらにCADエクスポート機能を使用してシミュレーションモデルから製作モデルと回路図を作成します。製作したアンテナの測定を行い、シミュレーションの結果と比較します。

解剖学的人体モデルによるインプラントアンテナの評価

解剖学的人体モデルを使用したシミュレーションによりインプラントアンテナの性能評価を行った事例です。精緻な人体モデルの使用により、簡易モデルでは得られない正確なデータが得られます。

マイクロストリップパッチアレイの設計

単一素子のアンテナに比べ、アレイアンテナは高い指向性を示します。この指向性の高さはアレイ素子間の干渉効果によるものであるため、各素子の位相と振幅、さらに素子間の間隔の最適化が必要となります。CST STUDIO SUITEの回路ソルバーと3Dフルウェーブソルバー、および最適化ツールによるWLAN周波数プレーナマイクロストリップパッチアレイの設計プロセスをご紹介します。

プラズモン ナノアンテナのシミュレーション

論文"Comparison of electromagnetic field solvers for the 3D analysis of plasmonic nano antennas" by Johannes Hoffmann, Christian Hafner, Patrick Leidenberger, Jan Hesselbarth, Sven Burger, Proc. SPIE Vol. 7390, pp. 73900J-73900J-11に基づくナノアンテナのシミュレーションです。直径 80nm の金材質の球を二つ並べ、その間の僅か 1nm の間隔に生じる電磁界分布を時間領域と周波数領域でそれぞれ計算しました。どちらのソルバーでも、論文に記載された基準解(半解析解)とほぼ一致する結果が得られました。

携帯端末のアンテナ性能

電気通信分野の開発設計は、消費者の要求に応えようと努力を重ねる間に長足の進歩を遂げました。シミュレーションはその設計フローで重要性を増し、アンテナレベルに留まらず環境レベルにおいても不可欠なツールとなっています。本事例では携帯端末設計の各段階においてシミュレーションと測定を行い、結果を比較しました。

高インピーダンス表面とウィルキンソン分配器を用いた方形ループアンテナ

高インピーダンス表面(HIS)を使用した平面状方形ループアンテナの解析例をご紹介します。AMCに類似した特性のHISにアンテナを近接配置することができるため、構造をより薄く、コンパクトにする可能性が開けます。4方向ウィルキンソン分配器を用いて同相信号を入力し、ドーナツ状の放射分布が得られました。より現実に即した解析を行うために、分配器とケーブルを含めたアンテナシステムのシミュレーションを行いました。

通信用アレイアンテナの設置後の性能

電波塔に通信用アンテナをいくつも設置するとき、設置場所の選択が重要な問題となります。電磁界シミュレーションはアンテナの設計だけでなく、電波塔での配置の最適化にも使用できます。この資料ではCST STUDIO SUITEのソルバーを何種類か組み合わせて使用して、バイコーンをスタックした全方位アレイアンテナの最適設置場所を導出する方法を詳しく説明します。

電波暗室のモデリング

設定を工夫することによりシミュレーション時間の95%削減に成功した電波暗室の解析事例です。電波暗室の解析は元来非常に困難なタスクであり、Spiegel社の技術者も結果精度不足と解析時間の長さに悩んでいました。CST MICROSTRIPESの開発者との共同作業により、フェライト材質の吸収体を境界条件によってモデリングすることにより、メッシュサイズを15倍にし、計算時間を劇的に短縮することに成功しました。同じセットアップによる物理テストを行い、ほぼ一致する結果が得られました。

開口効率を高めた誘電体レンズアンテナ

距離を計測するレーダーの仕組みは、産業用タンクの貯蔵レベルの計測に用いられます。タンクのフランジに収まるほど小型でしかも鋭い指向性を有するという要求仕様を満たすレーダーとして、誘電体レンズアンテナを考慮します。シミュレーションと最適化を行い、測定結果とよく一致する解析結果が得られました。

広帯域ホーンアンテナ

デュアルリッジホーンは広帯域利得の測定基準として広く使用されています。 SatimoのデュアルリッジホーンアンテナをCST MW STUDIO でモデリングとシミュレーションを行った事例をご紹介します。電気的サイズが大きいアンテナの解析ではCST MW STUDIO 時間領域ソルバーの効率の良さが活きます。1回のシミュレーションから高分解能の広帯域結果が得られます。この事例はSATIMO(伊)のご厚意と許諾により掲載します。

テラヘルツ領域:金属誘電体の広帯域近傍界アンテナ

アンテナをベースとする近傍界のイメージングと分光は、マイクロ波からテラヘルツ領域におよぶ広帯域のパルス電磁放射と連続波の両方に応用可能です。CST MW STUDIOでアンテナモデルを作成し、シミュレーションを行った事例をご紹介します。

円偏波パッチアンテナの設計

RFIDリーダー用アンテナの最適化事例です。3種類のアンテナについてそれぞれシミュレーションを行うと共に実機を製作して測定を行い、結果を比較しました。

UWB プリント円形ダイポールアンテナ

独特な給電システムと円形アームのある UWB ダイポールアンテナについて、CST MW STUDIO でモデリングとシミュレーションを行った事例です。IETR-INSA / Thomson R&D France の設計によるアンテナは、3–10 GHzの広帯域で良好なマッチングを示し、6 GHz 以下の帯域で全方位放射分布を示します。

進行波を利用した全身MRIシステムの解析と設計

OvG University MagdeburgのTim Herrmann、Johannes Mallow両氏によるプレゼンテーション。非侵襲の検査方法であるMRIの検査確率を高めるために、標準的な磁場 (1.5T-3T)より強力な7Tという超高磁場(UHF)システムが構築されています。超高磁場で問題となるB1磁場不均一の解決策として採用された進行波の概念に基づき、全身MRIシステムの解析と実測が実施されました。(英語)

UWBアンテナ用バンドノッチフィルタの設計

Technical University EindhovenのAd Reniers氏によるプレゼンテーション。3.1–10.6GHzの広帯域で動作するUWBアンテナが5–6GHzのWLAN帯との干渉を避けるためのフィルタを設計します。 低コストな平面型フィルタのひとつ、ノッチフィルタの最適化設計をCST MW STUDIOを用いて行った事例です。(英語)

Xバンド円偏波スプラッシュプレートアンテナの設計におけるCST MWSの活用

円偏波スプラッシュプレートアンテナの設計において、CST MWSとTICRA POS & GRASPを共同活用した事例。まずCST MWSを使ってスプラッシュプレートを設計し、GRASPフィードファイル抽出マクロから遠方界パターン情報を出力した後、この情報をTICRA POSに取り込んで、フィードの位置とリフレクタの形状を最適化します。最終的にCST MWSとGRASPそれぞれでアンテナのパフォーマンスを計算し、実測データと比較した結果、CST MWSでは360度にわたってローレベルまでの一致が確認できました。最終的なアンテナパターンは、CST MWSで精度の良い計算を実現できます。(英語)

MRI用RFコイルの設計

Max Delbrück Center (MDC)の超高磁場施設では核磁気共鳴画像法(MRI)に用いるRFコイルの設計にCST MWSを利用しました。形状サイズをパラメーター化したコイルモデルとITISが提供する人体モデル“Virtual Family“を組み合わせて解析を行い、磁界分布とSARに対して最適なコイル形状を求めました。(英語)

UWBアンテナにおけるインパルス応答の特定

CST MW STUDIOでシミュレートされたUWBコーンアンテナの広帯域遠方界周波数特性に対して、MATLAB上でWienerフィルタを適用し、逆畳込み積分による送信インパルス応答を解析しました。また、GTEMセル環境での実測も行い、Weighted Dirac impuluse モデルにより得られた送信インパルス時間応答がシミュレーション結果と完全に一致することを確認しています。(英語)

CST MWSとMode Frontierを使用したアンテナ設計と最適化

RafaelのYael Kaldor氏によるプレゼンテーション。大型のプラットフォームに設置した小型アンテナのシミュレーションと最適化の事例です。要求仕様は広帯域、過酷な環境に耐えること、反射損失は30%超の帯域幅で最大 -8 dB(VSWR 2.2:1)でした。CST MW STUDIOでモデリングとシミュレーションを行いました。(英語)

被災者を探知するアンテナの設計

IETRのFloc'h Jean Marie氏によるプレゼンテーション。生き埋めとなった被災者を探し出すために、UWBドップラーレーダー技術を用いたアンテナが使用されますが、生存者の動作や呼吸などの微弱な反射信号を、周囲の雑音の中から探知するのは非常に困難です。そこで、軽量で持ち運びが便利な2つのフレア付きアンテナが設計され、解析と実測が実施されました。(英語)

衛星搭載アンテナの広角放射分布を効率よく解析する

Thales Alenia SpaceのMarcello Zolesi氏によるプレゼンテーション。欧州の地球観測用 低軌道衛星(Low Earth Orbit:LEO)の管制機能(TT&C)用アンテナを題材に、広角のアンテナ放射分布を解析した事例をご紹介します。(英語)

環境非依存型小型アンテナ

Holst Centre – IMEC-NLのHubregt J. Visser博士(PhD)による、周辺環境に依存しない装着式小型アンテナの設計に関するプレゼンテーションです。シールドや樹脂封入によりアンテナに環境非依存性を持たせます。(英語)

MIMOアンテナの最適化設計

CST of AmericaのJ. FejfarによるWebinarプレゼンテーション。MIMOによるダイバーシティ技術で移動体通信を高速化する手法に関して、シミュレーションを使用して複数のアンテナ間の相関の最適化設計を行います。(英語音声:11分)

レーダーシステムにおけるMIMO理論とその応用

J. Guerci氏によるWebinarの一部(2009)。MIMOの理論的な解説とレーダーへの応用が主な内容です。(英語音声:33分)

自動車の乗客が受ける400MHz電磁波の影響

自動車に使用されるトランスミッタは、電磁波とEMCの両方の点で乗客の健康と安全を脅かす可能性があります。自動車EMCに関する指令(2004/104/EC)によって自動車メーカーは、EMCを損わない周波数、電力、アンテナ位置を明確に示すように要求されています。TLMソルバーを使用したオートモティブ シミュレーションの事例をご紹介します。(英語)

3D EM シミュレーションツールによるRFIDシステムデザイン

さまざまな形状が許容されるタグの自由度の高さ、電磁界と回路のハイブリッドシミュレーションによるシステム解析、タグ形状とセンサー位置の最適化によるデザインゴールの達成などを内容としたRFID Europe 2008 カンファレンスにおけるプレゼンテーションです。(英語)

スキントレスXバンドホーンアレイアンテナ(96素子)

96放射素子からなるXバンドホーンアレイアンテナの解析事例です。全長2.4mのアンテナ全体構造のシミュレーションをCST MW STUDIOで行いました。平行して同じ構造の実機を作製して測定を行い、結果を比較しました。

周期性のある導波管フェーズドアレイアンテナ

周期構造の解析例として、誘電体レドームのあるオープンエンド導波管フェーズドアレイアンテナのシミュレーションをご紹介します。ユニットセル機能により周期構造を模擬したシミュレーションを行い、平面波の重畳により合成した結果との比較を行っています。

RFID リーダコイル 13.56 MHz

RF認証システム(RFID)は、認証、発券、アクセスコントロール、サプライマネジメントなどの分野で広く使用されています。ここではLegic Ident SystemsのRFIDリーダコイルP81をCST MW STUDIOで解析した事例をご紹介します。基板の公差に対する入力インピーダンスの感度を解析し、測定結果との比較を行っています。

人体頭部と手と携帯端末のシミュレーション

SAMファントムのような人体頭部モデルを使用する携帯端末のシミュレーションは現在では日常的に行われ、端末の性能を確認すると同時に、SAR基準コンプライアンスのチェックのために使用されています。とはいえ電磁界に大きな影響を及ぼすのは頭部だけではありません。Sony Ericsson製の携帯端末について、CADインポートモデルにSAMファントムの頭部と手を組み合わせて、現実的な使用状況を模擬した事例です。

コンパクトなアンテナのシミュレーション

電気的サイズの大きいアンテナの解析事例をご紹介します(この事例の設計データと解析結果は仏・Chelton Antennas のご協力とご好意により掲載します)。CST MW STUDIO 時間領域ソルバーの優れたメモリ効率により、直径20波長におよぶ大型アンテナのシミュレーションが実行可能となります。

ボックス上のアンテナ位置問題

論文に発表された形状と結果を参照して、立方体ボックスの上に設置したモノポールアンテナの入力インピーダンスを計算した事例です。CST MW STUDIOのIntegral Equation ソルバーを使用してモデリングとシミュレーションを行い、結果を論文の結果と比較します ( "The Input Impedance of a Monopole Antenna Mounted on a Cubical Conducting Box“ by Shyamal Bhattacharya, Stuart A. Long, Donald R. Wilton. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP 35, No. 7, July 1987.) 。

マルチバンド・モノポール UWB アンテナ

マルチバンド無線システム用のバンドノッチ・平面モノポールアンテナの解析例をご紹介します。 U字型のノッチフィルタを入れた広帯域平面モノポールは、マルチバンドアンテナや狭帯域ノッチを有するウルトラワイドバンド(UWB)アンテナの作出に適します。事例ではノッチフィルタの入れ方を変えて3通りのシミュレーションを行い、ノッチ特性を調べています。

高効率のリニア偏向全方位小型アンテナ

半径0.0415λの球の中にすっぽり収まる小型ダイポールのシミュレーションです。

RFID トランスポンダ 13.56 MHz

インターネットで入手した外寸データを基にRFIDトランスポンダをモデリングし、CST MW STUDIO周波数領域ソルバーで解析を行いました(13.56 MNz)。 シンプルな共振回路を等価回路として使用した回路モデルと 3D モデルの両方のインピーダンスカーブを比較しています。

コルゲートホーンアンテナの位相中心の計算

垂直偏波のコルゲートホーンアンテナの位相中心を計算した例です。 Kathrein Werk KG(独:Rosenheim)による測定結果もご紹介します。

フェライトを付加した導波管アンテナ

フェライトを付加したアンテナについて、CST MW STUDIOでモデルを作成しシミュレーションを行いました。実機による測定結果と照合し、相関が取れていることを確認しました。

高効率なリフレクターフィードアレイの解析

19素子の大型アレイアンテナのCST MW STUDIO(CST MWS)解析例です。CST MWSではメッシュセル数とメモリ必要量がほぼ線形の関係にあるため、100素子以上のアレイも計算可能です。同時励起機能により、1回のシミュレーションで遠方界分布が得られます。また、パラメータスイープを実行し、給電位置がSパラメータに与える影響を観測しました。

ビバルディアンテナ

MWEE誌のベンチマークに関する記事です。よく知られたソフトウェアプロバイダ数社がそれぞれの数値解析技術でビバルディアンテナの計算に挑みました。

SAR - 球体ファントムモデル

人体をファントムモデルで模擬することがあります。人体頭部を標準の球体ファントムで表現した事例です。

広帯域デュアルモードコニカルホーンアンテナ

回転対称形のビームと低レベルのサイドローブを有する広帯域デュアルモードホーンアンテナのシミュレーション例です。

バランのあるプリントダイポール

バランのあるプリントダイポールのシミュレーション事例をご紹介します。アンテナレイアウトは論文"3-D FDTD Design Analysis of a 2.4-GHz Polarization-Diversity Printed Dipole Antenna With Integrated Balun and Polarization-Switching Circuit for WLAN and Wireless Communication Applications" (Huey-Ru Chuang, and Liang-Chen Kuo, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 51, NO. 2, FEBRUARY 2003)に基づきます。

ピルボックスアンテナ

タテヨコが17λ×40λという大型のピルボックスアンテナの計算例です。CST MW STUDIOの最初期に行われたシミュレーション事例です。

このサイトの記載内容の著作権は株式会社エーイーティーまたは情報提供者に帰属しています。記事や写真等のコンテンツ、データなどは、私的利用の範囲内で使用し、無断転載、無断コピーなどはおやめください。私的利用の範囲を超えるご使用の場合は、当社の承諾が必要な場合があります。

〒215-0033 神奈川県川崎市麻生区栗木2-7-6
TEL:044-980-0505(代表) FAX:044-980-1515
総合お問合わせ:info@aetjapan.com URL:http://www.aetjapan.com