2023 Fiscal Year Annual Research Report
A Theoretical Model of Radiation Mechanism of Small Antenna for Improving Reliability of IoT Devices
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21K14158
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| Research Institution | Maebashi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤田 佳祐 前橋工科大学, 工学部, 助教 (90804857)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 小形アンテナ / IoT / 複共振 / 広帯域 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本プロジェクトではInternet of Things (IoT)のさらなる発展に不可欠な小形アンテナの動作メカニズムを理論的な観点と実際の製作を通じて解明してきた．特に，アンテナを機器に搭載するという観点から，アンテナに近接する物体から受ける影響について着目してきた．前年度までの研究では小形アンテナの代表的な理論モデルとして球ヘリカルアンテナ(SHA)を採用し，アンテナ単体および導体を近接させた場合のアンテナ近傍の電磁界や性能について解析してきた．その結果，従来の球ヘリカルアンテナに対して平行に導体をもう一つ配置することによって複数の共振を引き出し，広帯域な動作が可能であることがわかった．このような複共振アンテナを用いることによって物体の近接による共振周波数の変化に強いアンテナが実現できる可能性を示唆する結果を得た．しかしながら，導体が平行に近接している場合は相殺する電流が流れることによって放射効率が周波数に対して大きく変動する課題を持つことも明らかとなった．
そこで，最終年度では安定した広帯域と高放射効率を両立するために，別の構造を持つ小形アンテナの動作について検討し，実装と計測を通じて検証を行った．新たな構造は中心を共有する２つの大きさが異なる球ヘリカルアンテナで構成される．それぞれのアンテナをSHA-in, SHA-outと呼び，互いに巻き方が逆向きとなっている．このアンテナは２本の近接した導体に流れる電流の相殺を減少させ，目的とする広帯域な特性と放射効率を維持する性能を持つことがわかった．このアンテナを等価回路として表現することによって高性能となる動作の説明が可能であることを示した．
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