反射板付き小型スロットアンテナの開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25420377
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 吉富 邦明 九州大学, 日本エジプト科学技術連携センター, 教授 (30150501)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 単方向指向性 / 小型平面アンテナ / スロットアンテナ / 反射板 / 円偏波

Outline of Annual Research Achievements

反射板付き小型スロットアレイアンテナとして、2.4GHz帯及び5GHz無線LANの長距離接続用アンテナ、920MHz帯RFIDリーダー用アンテナを開発し、そのほかにフレキシブルなRFIDタグ用アンテナ、フレキシブルな920MHz/2.4GHz/3.5GHz/5GHzの多周波帯アンテナ、CMOS基板上の小型アンテナ、コグニティブ無線用干渉低減アンテナを開発した。2.4GHz帯のスロットアレイアンテナは、縦横に4つのアンテナを配置した構造であり、縦幅84mm（0.7波長）横幅161mm(1.34波長)の大きさである。さらにこのアレイアンテナを同じサイズの金属反射板の上に25mm（0.25波長）の間隔をあけて置くことにより9.4dBiの利得と15.4dBの前後比の単一指向性が得られた。5GHz帯のスロットアレイアンテナは、単体が幅22mm、長さ28mmの大きさのアンテナを幅方向に0.37波長、長さ方向に0.5波長の間隔で4行4列に16個並べたものである。このアンテナは基板の背面に金属板を備えており、利得が10.7dBi で単一指向性を持つ。2.4GHzのアレイアンテナは電波を透過しやすい構造であるため、このアンテナを5GHz帯アレイアンテナの上部に25mmの間隔で重ねることにより、省スペース化した2.4GHzおよび5GHz帯の単一指向性高利得アンテナとすることができた。920MHz帯円偏波スロットアンテナは5GHz帯のスロットアンテナを対称面で半分に切った構造であり、左右対称な構造の直線偏波アンテナ半分に切ることにより左右非対称構造となって円偏波を発生させている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平面スロットアンテナは磁流を放射源とするアンテナであるため、導体板を近傍に置くと導体側への放射が遮られ、反射側へは強い放射が得られる。片面指向性アンテナとして初期に考案した長方形導体パッチに長方形スロットを設けたアンテナと長方形反射板という単純な形状のアンテナだけではなく、折れ曲がりスロットを持つスロットアンテナや、直偏波発生アンテナから派生した円偏波アンテナにおいても近接反射板によって片面指向性が得られている。動作原理を明快に説明するまでには至っていないが、片面指向性平面スロットアンテナのアレイ化により高利得の片面指向性が実現できている。

Strategy for Future Research Activity

基本となる長方形パッチ上のスロットの位置と、近接反射板の大きさの関係を調べ、片面指向特性の基本的な動作原理を解明する方向で研究を進める予定である。

Causes of Carryover

初年度に購入したEXAシグナルアナライザの精度保証の期間が2年であるため、本年度末にメーカーの校正を受けることを予定していたが、研究遂行用のワークステーションが突然故障し修理のためのハードディスクを購入することになり予定が変わったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

校正保障日までにメーカー標準校正を行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] Multiband (920 MHz/2.4 GHz/3.5 GHz/5 GHz) Planar Antenna on Flexible Substrate (2014)
  • Author(s): Koji Fujita, Daisuke Kanemoto, Kuniaki Yoshitomi, Keiji Yoshida, and Haruichi Kanaya
  • Journal Title: Microwave and Optical Technology Letters Volume: Vol 56, Issue 11 Pages: 2526-2530
  • DOI: 10.1002/mop
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Mutual Coupling Reduction between Microstrip Antenna Array Elements Using CSRRs-Based DGS Bandstop Filter (2015)
  • Author(s): Hany A. Atallah, Adel B. Abdel-Rahman, Kuniaki Yoshitomi, and Ramesh K. Pokharel
  • Organizer: The Third International Japan-Egypt Conference on Electronics, Communications and Computers
  • Place of Presentation: Inamori Center, Kyushu University, Fukuoka, Japan
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] 920MHz帯円偏波スロットアレイアンテナの開発 (2015)
  • Author(s): 織田知樹、飯笹直人、吉富邦明、金谷晴一
  • Organizer: 電子情報通信学会 2015 年総合大会
  • Place of Presentation: 滋賀県草津市、立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
  • Year and Date: 2015-03-10 – 2015-03-13
• [Presentation] Dual Band Slot Dipole Array Antenna for Wireless LAN (2015)
  • Author(s): Naoto Iizasa, Kuniaki Yoshitomi, Haruichi Kanaya
  • Organizer: 第3回バイオメカニクス研究センター＆エレクトロニクス実装学会九州支部合同研究会
  • Place of Presentation: 九州大学椎木講堂、福岡市
  • Year and Date: 2015-02-06 – 2015-02-07
• [Presentation] 2 x 2 Slot Dipole Array Antenna with CPW for 2.4GHz Band (2014)
  • Author(s): N. Iizasa, K. Yoshitomi, R. Pokharel, H. Kanaya
  • Organizer: International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP 2014)
  • Place of Presentation: Grand Hi-Lai Hotel in Kaohsiung, Taiwan
  • Year and Date: 2014-12-02 – 2014-12-05
• [Presentation] Activities on Microwave Education and Research between Japan and Egypt ～ Partnership between Kyushu University, Japan and Egypt-Japan University of Science and Technology, Egypt ～ (2014)
  • Author(s): Ramesh Pokharel、牟田 修、賈 洪廷、Farhad Mehdipour、Victor Goulart、吉富邦明、金谷晴一、Ahmed Allam、Keiji Yoshida
  • Organizer: 電子情報通信学会マイクロ波研究会
  • Place of Presentation: 長崎大学 文教キャンパス
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
  • Invited
• [Presentation] 920MHz帯円偏波スロットアレイアンテナの開発 (2014)
  • Author(s): 織田知樹、吉富邦明、金谷晴一
  • Organizer: 第67回 平成26 年度 電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学 工学部（郡元キャンパス）
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-19
• [Presentation] High Gain 4 × 4 Slot Dipole Antenna Array in the 5GHz Band (2014)
  • Author(s): N. Iizasa, K. Yoshitomi, R. Pokharel, H. Kanaya
  • Organizer: 2014 Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP2014)
  • Place of Presentation: Jin Gu hotel, Harbin, China
  • Year and Date: 2014-07-26 – 2014-07-29
• [Presentation] Compact Size UWB Planer Antenna on Flexible Substrate (2014)
  • Author(s): H. Kanaya, K. Fujita, T. Ijiguch, K. Yoshida, K. Yoshitomi, A. Ishikawa, S. Fukagawa, N. Kodama, A. Tahira
  • Organizer: 2014 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI National Radio Science Meeting
  • Place of Presentation: Cook Convention Center, Memphis, Tennessee, USA
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [Presentation] Back radiation reduction of 60 GHz CMOS slot Antenna-on-Chip (AoC) using Artificial Dielectric Layer (ADL) for Area Reuse (2014)
  • Author(s): A. Barakat, A. Allam, H. Elsadek, H. Kanaya, H. Jia, K. Yoshitomi, R. Pokharel
  • Organizer: 2014 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI National Radio Science Meeting
  • Place of Presentation: Cook Convention Center, Memphis, Tennessee, USA
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-11