形状は、Neil J. McEwan, Raed A. Abd-Alhameed, Embarak M. Ibrahim, Peter S. Excell, and John G. Gardinerによる論文「A New Design of Horizontally Polarized and Dual-Polarized Uniplanar Conical Beam Antennas for HIPERLAN」[1]から引用した。パッチアレイの形状を図1に示す。パッチアレイは、比誘電率2.55、損失正接0.0024の1.524mmの誘電体基板で覆われた75cm角の金属有限基底面に取り付けられている。パッチは5.0GHzで共振するように設計されている。
この論文には、5GHzで適切に共振するパッチアンテナを作成するために必要なすべての情報が含まれていますが、性能に影響する特定のパラメータは省略されています。図1に示した "垂直オフセット "は、そのような特性の一つです。スケッチツールと制約ツールを使って、完全にパラメータ化されたモデルを作成し、垂直オフセットを変化させた場合の影響を調べることができます。進行中のフィードラインのスケッチを図2に、完成したパッチを図3に示します。アレイの1つの要素が完成すると、Circular/Elliptical Patternツールを使用して残りのアレイ要素を自動的に作成します（図4）。完成したXFdtdジオメトリを図5に示します。
図1：紙面から得たジオメトリー
図2：フィードラインのスケッチ
図3：完成した1つのパッチとフィードライン
図4：他の2つのパッチの定義
図5：完全なジオメトリー
メモリを節約するために1mmという比較的大きなベースセルサイズを使用する一方、グリッド領域と自動固定点の組み合わせにより、小さなセルを必要な場所に正確に配置します。これらの特徴を組み合わせることで、最小限のメモリフットプリントと短時間で完了するシミュレーションで、アンテナ形状の優れた離散化表現が得られます。
このアレイのファーゾーン性能を調べる前に、パラメータスイープを行い、5GHzで良好なアンテナ性能となる垂直オフセットの値を決定します。垂直オフセット・パラメータの値の変化に基づいて、XFのジオメトリが自動的に更新される様子を簡単なムービーでご覧ください。6mmから12mmまでの値が調査され、図6に示すように、値が大きいほど、対象周波数での性能が大幅に向上します。その結果、ファーゾーン評価では垂直オフセットを12 mmに設定しました。
図7と図8は図7は図8は図8は図8は図9は図9は図9は図9は図9は図9は図10は図10は図10は図10は図10は図9は図10は図9は図9は図10は図10は図9は図10は図9は図9は図10は図9は図9は図9は図9.
図7：各パラメーター値のリターンロス
図8：アンテナ表面の定常電界
図9：パッチ上の表面電流分布
図10：3Dファーゾーン放射パターン
図11：ファーゾーン・フィールドの2Dスライス
参考
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Neil J. McEwan, Raed A. Abd-Alhameed, Embarak M. Ibrahim, Peter S. Excell, and John G. Gardiner."A New Design of Horizontally Polarized and Dual-Polarized Uniplanar Conical Beam Antennas for HIPERLAN".IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 51, no. 2, February 2003.
