本稿では、高頻度通信システム向けに最適化されたパッチアンテナの設計に関する詳細なケーススタディを提示しています。この事例では、高周波アプリケーションに有効なアンテナを開発する上で、設計の原則、シミュレーションプロセス、試験手順をカバーしています。

目的と要件の設計

第一次目標は、信頼性の高い5G信号伝送を確保するために、高利得と指向性を備えたアンテナを開発することでした。 設計は、一般的に5Gネットワークのために使用される28GHz周波数帯域内で効率的に動作するために必要な。 追加の要件には、コンパクトなサイズ、製造の容易さ、および良好なインピーダンスマッチングが含まれています。

設計プロセス

適切な基材を選択することに関わる設計プロセスは、ロジャースRT/duroidなどの適切な基材を選択し、高周波動作をサポートしました。パッチ寸法は、波長と所望の共鳴周波数に基づいて計算されました。マイクロストリップフィードはパッチを励起するために使用され、地上平面は指向性を高めるために組み込まれました。

CSTマイクロウェーブスタジオやHFSSなどのシミュレーションツールがアンテナパラメータを最適化するために採用されました。 反復調整は、パッチサイズ、フィード位置、および地上平面寸法に作られ、利益を最大化し、リターンロスを最小限に抑えます。

試験・結果

プロトタイプは、最適化された設計に基づいて製造されました。 アンテナは、ゲイン、放射線パターン、インピーダンスマッチングを測定するために、電波暗室でテストを下回りました。 結果は、15 dBi以上の利益を示し、5Gアプリケーションに適した狭いビーム幅を示しています。

測定されたデータは、設計プロセスの有効性を確認する、密接に一致するシミュレーション予測。 アンテナは、ターゲット周波数帯域全体で安定した性能を発揮し、5G通信機器への統合に適しています。