Poynting for Microwave 解析事例
Mushroom型 EBG 接地面の反射特性解析

Electromagnetic Band Gap (EBG) 構造とは

• 自然界にある通常の物質とは異なる電磁応答を示す構造体：メタマテリアルの一種
• 周期構造を構成することで、特定の周波数帯域の電磁波が存在できないElectromagnetic Band Gap (EBG)をつくりだせる。
• 典型的な接地面
  • 電気的完全導体(PEC)は反射波の位相が反転し、リターンロスが大きい。
  • 磁気的完全導体(PMC)は反射位相がなく、ロスが小さいが、現実には存在しない。
• EBG構造体は、ある周波数帯で PMC のように振舞うことから、低姿勢アンテナ用の接地面として使用可能
• Poyntingによる Mushroom型EBG接地面の反射特性解析

解析モデル

Mushroom型 EBG構造体モデルの概観

Mushroom型 EBG構造体モデルの形状

w=0.12λ_12GHz, g=0.02λ_12GHz, h=0.04λ_12GHz, r=0.005λ_12GHz, ε_r=2.2

接地面からのダイポールアンテナまでの距離D=0.06λ12GHz, L=0.04λ12GHz

λ12GHzは、12GHzでの自由空間波長

EBG 接地面の電磁界分布

観測面 (xy面)

観測面 (yz面)

観測面 (xz面)

反射特性の解析結果

ダイポールアンテナの Sパラメーター(S11)

PMC接地面はPEC接地面より、リターンロスが小さいことが確認できる。

EBG接地面は、13GHz付近でリターンロスが非常に小さいことがわかる。

文献1 : Fan Yang, and Yahya Rahmat-Samii, “Reflection Phase Characterizations of the EBG Ground Plane for Low Profile Wire Antenna Applications”, IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 51, NO. 10, OCTOBER, p.2691 2003.

まとめ

• Poynting による EBG接地面の電磁界シミュレーション
• EBG構造体、PEC、PMCに対するダイポールアンテナの Sパラメーター計算の比較
• EBG接地面は、特定の周波数帯でPEC、PMCよりも良好な反射特性を示すことを確認