EBG 反射器上のスパイラルアンテナ

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選択されたプロジェクトは、紙「EBG リフレクタに裏打ちされた低プロファイル等角スパイラルアンテナ」 [1] から来ています。本論文では、3 GHz と10ギガヘルツの間で動作する等角スパイラルアンテナを、まず独自にシミュレートし、次に一連の反射体表面を介してシミュレーションを行う。最終的な設計は反射表面の利点を、従来の PEC の反射器上のよりずっとより低いプロフィールを可能にする電磁石のバンドギャップの表面とのアンテナの利得そして指向性を、助けるために結合する。

スパイラルアンテナの設計は図1に示されており、等角タイプです。XACT の正確なセル技術メッシュがアンテナに適用されると (図 2)、FDTD グリッドはアンテナの設計にうまく適合し、非常に小さなセル分解能を必要とせずに、高精度のフィード領域と正確にシミュレーション性能が得られます。 

アンテナは、EBG 表面の詳細は、後で追加されるため、小さなグリッド間隔を必要とするので、半ミリメートルのグリッドを使用してシミュレートされます。変調されたガウスパルス電圧源は、このアンテナ用の 3-10 GHz に限定された周波数含有量でスパイラルの2つのアームに渡って適用される。スパイラルの入力インピーダンスは、想定どおりの動作範囲にわたってほぼ平坦です (図 3)。また、アンテナの軸比は、図4に示すように、周波数範囲とほぼ1つにわたって非常に平坦です。

 

図 1: 等角スパイラルアンテナの CAD 表現

 

図 2: XACT メッシュ表現

 

図 3: 自由空間におけるアンテナのインピーダンス

 

図 4: 自由空間におけるアンテナのアキシャル比

実際には、アンテナは、いくつかの種類の反射板の表面上にマウントする必要があります。ここでアンテナは、誘電体基板を介して接地面に接続された小さなパッチで構成される修正 EBG 表面の上に取り付けられています。各パッチは、基板の厚さ 2 mm にまたがる小さなビアで13×13ミリメートルです。パッチは1mm 離れており、いくつかのパッチの FDTD メッシュは図5に示されています。著者らは、図6に示すように、平面の端にパッチがある構成は、パッチで満たされた表面よりも優れた性能を与えたことを発見した。この表面はアンテナが最低の頻度で波長の1/10 よりより小さい EBG の表面上のちょうど7つの mm 取付けることを可能にする。変更された EBG 表面の上に置かれたときアンテナの性能は全体の周波数範囲を渡ってかなりよい。インピーダンスは図7にプロットされ、まだ比較的平坦であり、紙からの実験結果とよく比較されます。図8の軸比は非常に合理的であり、らせん上のピークゲインも測定値とともにインラインになります (図 9)。

 

図 5: EBG 反射板のメッシュ表現

 

図 6: スパイラルアンテナと EBG 反射板を備えたフルモデル

 

図 7: EBG 反射板上のアンテナインピーダンスの比較

 

図 8: EBG 反射板上のアンテナのアキシャル比

 

図 9: EBG 反射板上のアンテナのピークゲインの比較

参照

  1. 中野、吉川健、近藤、飯塚、山内 J 氏。"EBG リフレクタに裏打ちされた低プロファイル等角スパイラルアンテナ" アンテナと伝搬に関する IEEE トランザクション57、第5号、1309-1318、2009 5 月。