6.9 マイクロストリップアンテナ

マイクロストリップ線路の先端にアンテナを置いたものをここではマイクロストリップアンテナと呼びます。
リスト6-9-1にマイクロストリップアンテナの入力データを示します。
アンテナの反射係数(=S11)を求めるには線路の途中に観測点(point行)を置きます。
また、本ケースでは内部抵抗により収束が加速されます。
S11の周波数特性は図6-9-2の通りです。
参考までにメッシュ分割数をすべて2倍にしてセルサイズを半分にしたときの結果は図6-9-3となります。
共振周波数の誤差は一般にセルサイズに比例します。 ただし、セルサイズを半分にすると必要メモリーが8倍、計算時間が16倍になります。
共振周波数での電界分布は図6-9-4の通りです。エッジ周辺に大きな電界が発生します。
X面の遠方界は図6-9-5の通りです。 正面(+Z方向)で利得が最大6.9dBとなり、軸比が17dBの直線偏波になります。

OpenFDTD 1
title = microstrip antenna
xmesh = -10e-3 10 0e-3 20 +20e-3 16 +36e-3 14 +50e-3
ymesh = -15e-3 10 -6.2e-3 12 +2.0e-3 4 +4.3e-3 3 +6.2e-3 10 +15e-3
zmesh = -0.8e-3 1 0e-3 1 +0.8e-3 9 +10e-3
material = 2.2 0 1 0  誘電体材料
geometry = 2 1 -10e-3 +50e-3   -15e-3   +15e-3    0e-3 +0.8e-3  誘電体基板
geometry = 1 1 -10e-3 +50e-3   -15e-3   +15e-3 -0.8e-3    0e-3  グラウンド板
geometry = 1 1   0e-3 +20e-3  +2.0e-3  +4.3e-3 +0.8e-3 +0.8e-3  線路
geometry = 1 1 +20e-3 +36e-3  -6.2e-3  +6.2e-3 +0.8e-3 +0.8e-3  アンテナ
geometry = 1 1   0e-3   0e-3 +3.15e-3 +3.15e-3    0e-3 +0.8e-3  給電線
feed = Z 0e-3 +3.15e-3 0.1e-3 1 0 50  給電点
rfeed = 10  内部抵抗
abc = 1 5 2 1e-5
frequency1 = 5e9 10e9 100
frequency2 = 7e9 7e9 0
solver = 20000 200 1e-3
point = Z +10e-3 +3.15e-3 0.1e-3 +X  S11計算点
near = E Z 3e-3
far = X 72
plotfreq = 0 0 0 1
plotfar = 1 1 0
end

密メッシュ
xmesh = -10e-3 20 0e-3 40 +20e-3 32 +36e-3 28 +50e-3
ymesh = -15e-3 20 -6.2e-3 24 +2.0e-3 8 +4.3e-3 6 +6.2e-3 20 +15e-3
zmesh = -0.8e-3 2 0e-3 2 +0.8e-3 18 +10e-3

図6-9-1 アンテナ形状　　　　　　　　　　　図6-9-2 S11(5-10GHz)

図6-9-3 S11(5-10GHz, 密メッシュ)　　　　　　　図6-9-4 電界分布(7.0GHz, Z=3mm面)

図6-9-5 遠方界(7.0GHz, X面)