PSOを用いたWiMAX用U字型折返しダイポールアンテナの広帯域特性に対する寸法形状最適化(<特集>無線システムの進展の基盤となるアンテナ・伝搬技術論文)

概要

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既に,WiMAX用U字型折返しダイポールアンテナを取り上げ,その広帯域特性について検討している.導体板の端にアンテナ素子を配置する際,導体板の約3.8%の面積を削除することによりWiMAX使用周波数帯の2.3〜2.7GHzと3.4〜3.8GHz(IEEE 802.16規格)をVSWR≤3でカバーするとともに比帯域約50%の広帯域特性が得られている.本論文では,連続変数の最適化問題に優れた粒子群最適化(Particle Swarm Optimization : PSO)手法を用い,有効な目的関数の定式化方法を提案することで,導体板とアンテナ素子の更なる寸法形状最適化について検討する.導体板を削除する検討では,VSWR値と削除面積を総合的に評価できる目的関数をPSOに適用し,導体板削除寸法の最適化を行うことで,削除面積を約1%まで低減できるとともに,比帯域約64%の広帯域特性が得られることを確認した.導体板を削除せずアンテナ素子の寸法形状を最適化する検討では,VSWR≤3を満たす周波数の個数を評価する目的関数により,WiMAX使用周波数帯を含む広帯域特性が得られるとともに,アンテナ占有体積を約72%まで低減できることを確認した.また,実験により,最適化計算結果の妥当性を示した.
2012-09-01