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2021年11月30日 (火)

ミリ波パッチアンテナは比誘電率が高い方が効率が上がる?、、、ということを最近何人かに聞かれたのでちょっと説明。

ミリ波パッチアンテナは比誘電率が高い方が効率が上がる?、、、ということを最近何人かに聞かれたのでちょっと説明します。

とりあえず簡単な理論式として、私が昔カシオの高精度計算サイトkeisan.casio.jpの自作式として作ったこれを基にします。

Eff03

リンク:

マイクロストリップパッチアンテナの設計(効率・アンテナ利得) 

比誘電率と基板厚みを変えて効率を計算するとこうなる。比誘電率が下がるほど、基板厚みが厚くなるほど効率が上がる。

Eff01

なので全く真逆のことを言っているように見える。

しかし、問題はサイズが決められた時。

比誘電率が高い方がパッチのサイズが小さくなるので、あるサイズでは誘電率の高いものは普通に作れるが

誘電率の低いものは作れない、ということが出てくる。

誘電率が低くてもなんとかしようとしたら単純なλ/2のパッチアンテナではなくて、寄生素子をつけたり、λ/4のサイズにして短絡させたりする。

そうすると効率が基本下がる方向に行く。なので、サイズが決められて誘電率の低いものが設計変えないといけなくなった瞬間に

逆転現象が起きることがある。例えば下図みたいに。

Eff02

最初の質問に戻ると、サイズが決められてそれが比誘電率の低いもので単純なパッチが作れない場合は比誘電率が高い方が効率が上がる(こともある)という回答になる。

これもパッチが作れないときにどこまで効率落とさない設計ができるかにも関わるし、設計者の腕の見せ所ともいえるので単純な比較はできない。

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