平成 19 年度電子情報通信学会東京支部学生会研究発表会講演番号：88 マッシュルーム型EBGの吸収特性評価 Evaluation of absorption properties by Mushroom-type EBG Structures B－1 小野田倫之 Tomoyuki ONODA 齊藤一幸高橋応明 Kazuyuki SAITO Masaharu TAKAHASHI 千葉大学工学部 Chiba University 3. 実験方法図3に試作したマッシュルーム型EBGを示す．大きさは4.8×240×240 mm3とし，誘電率は ε r = 2.17 とした．測定は電波無響室内にて空間定在波法で行った．反射係数S11は，定在波比sから(1)を用いて求められる． s −1 S11 = 20 log10 (1 ) s +1 送信アンテナはログペリアンテナ，受信アンテナは微小ダイポールアンテナを用いた．測定周波数は2.0， 2.2，2.35，2.4，2.45，2.5，2.6，2.8，3.0 GHzの9点とし，ログペリアンテナとマッシュルーム型EBGの中心とを結ぶ線上で5 mmずつ微小ダイポールアンテナを動かし，計測を行った． 4. 結果図4は計算結果と測定結果の比較を示す．計算結果において，2.45 GHzより高い2.5 GHz周辺で反射が少なくなった．一方，実験結果では2.45 GHz 周辺で反射が少なくなったものの，S11のピーク値が-17dBと計算値より大きくなった．その理由としては，計算とは違い，実験では有限のEBGを用いているためと考えられる． 1. はじめに EBG (Electromagnetic Band-Gap) 構造は金属素子を周期構造で配置したものであり，特定の帯域の電磁波伝搬を抑制する性質を有する．アンテナの不要放射の抑制や，電波吸収体などに応用できるため，EBGは盛んに研究されている．本稿ではEBGの基礎的検討として，マッシュルーム型EBGを設計し，その電磁波の吸収特性について，計算結果と実験結果の両面から確認を行う． 2. 解析モデル図1に，2.45 GHz帯におけるマッシュルーム型EBG の構造を示す．また，図2に解析モデルの構造を示す．これは図1に示したマッシュルーム型EBGの単素子の解析モデルである．解析においては，地板とパッチ部分は厚みのない完全導体板として扱った．波源はガウスパルスの平面波とし，y-z平面に対して垂直に入射させた．図 1 に示すモデルは，y，z 方向に対して無限に広がる周期的な対称構造であるため，電界の接線成分が 0，磁界の接線成分が 0 となる平面にそれぞれ電気壁 (PEC)，磁気壁 (PMC)を設定し解析を行っている．シールドの前方後方には吸収境界として Mur の 2 次吸収境界条件を用いた．また FDTD セルサイズは ∆x=∆y=∆z = 0.0025 λ とした．ただし, λ は 2.45 GHz における自由空間中の波長である．解析領域は 1000×56×56 のボクセルとした． 0.16λ W 素子の長さ d 0.02λ 素子間の長さ h 0.04λ 基板の厚さ εr 2.17 比誘電率 0 誘電体の導電率 σ ただし，λ= 0.12 ｍである． z S 11 [dB] W y 誘電体マッシュルーム型EBGの構造地板誘電体ピン素子電気壁 Eｙ y Hz 図2 解析モデル -20 -30 計算値実験値 -50 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 周波数 [GHz] x 図1 -10 d h y 0 -40 z x 伊藤公一 Koichi ITO 磁気壁図4 反射係数 5. まとめ 2.45GHz 帯においてマッシュルーム型 EBG 構造を設計し，試作を行い，反射特性について確認を行った．解析結果と実験結果の両面から，設計したマッシュルーム型 EBGは目的の周波数帯での減衰を確認した．ピーク値は計算結果と実験結果でずれが生じているので，実験方法の改良が必要と考えられる．今後はFSSや左手系媒質などを用いて，アンテナの不要放射の抑制などの研究をしていく予定である． x z 図3 試作したEBG -88- Copyright © 2008 IEICE