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2022年12月11日 (日)

MMANAで円形ループアンテナのシミュレーション検討

1200 MHz 帯のループアンテナを検討してみようと思いました。
以前 430 MHz 帯のループアンテナを作ったときは、正方形 (スクエア) の 1λ ループにしましたが、
今回は円形のループアンテナにしたいと考えています。

 


まずは、MMANA を使ってシミュレーションし、机上検討から始めます。
しかし、MMANA では円形の定義ができないようなので、正多角形で近似する必要があります。
では、どこまで多角形にすれば良いのでしょうか。
既に充分議論し尽くされた話かも知れませんが、自分でも試してみたいと思い、
MMANA で多角形の種類をいくつか変えてシミュレーションしてみました。

とりあえず、今回は多角形の比較だけなので、基本的な 1エレメント 1λのループアンテナでシミュレーションしてみます。
1295 MHz で同調する (リアクタンス成分が 0 Ω となる) ように、エレメント長を調整しました。
シミュレーションは、リアルグラウンド、2 m 高としました。

 


【結果まとめ】1295 MHz 1λループアンテナ

形状 正四角形 正八角形 正十六角形 正三十二角形 正六十四角形
エレメント全長 26.65 cm 25.93 cm 25.74cm 25.75 cm 25.72 cm
インピーダンス 約142 Ω 約149 Ω 約154 Ω 約157 Ω 約157 Ω
絶対利得 8.66 dBi 8.88 dBi 8.93 dBi 8.96 dBi 8.96 dBi

 

これを見ると、正十六角形以上で各数値の変化が少なくなっており、円形にかなり近似できていることが分かります。
なので、円形ループアンテナのシミュレーションは、正十六角形以上にすることが望ましそうです。
ただし、あまり細かくしすぎるとシミュレーションに時間が掛かってしまいますので、
妥協点としては正十六角形がベター、正八角形で何とか許せる範囲という感じがします。

あくまでもシミュレーション上の話なので、この結果と実物の実測が合うという検証は別途必要かと思います。

 


以下は、シミュレーションの結果図です。

Excel の関数を用いて正多角形の全辺長から頂点の座標を計算させ、
カンマ区切り形式の CSV ファイルでエクスポートして、MMANA の定義ファイルにコピー&ペーストしました。
(Excel では、正N角形の全辺長からN個の頂点座標データを出せるようにしました)

賢い方々は、マクロを組んで MMANA の定義ファイルを直接出せるようにしているのでしょうね。

① 正四角形
20221211_0001

 

② 正八角形 
20221211_0002

 

③ 正十六角形 
20221211_0003

 

④ 正三十二角形 

20221211_0004

 

⑤ 正六十四角形 

20221211_0005

 


次は、エレメント数を増やして、1200 MHz 帯のループアンテナ設計をしていく予定です。

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