COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY コルゲートホーンアンテナの位相中心の計算位相中心は測定が難しく、数値計算でも細心の注意が必要です。位相中心の位置は、偏波やスキャン角度の方向、開口幅などに依存します。本資料では線形な垂直偏波のコルゲートホーンアンテナを計算した例をご紹介します。CST MW STUDIO（CST MWS）で作成したホーンアンテナモデルを図 1 に示します（断面）。励起方向、H 面、E 面も図中に示します。図 1：CST MW STUDIO モデル。励起ポート、H 面と E 面意味のある結果を得るためには設定を正確に行う必要があります。電界の偏波は E 面にあります。電界の phi 成分の 3D 表示（図２右）を見ると、この成分が水平方向のスキャン方向（この場合は H 面）にあることが確認できます。CST MWS でこれに該当する位相中心計算の設定を図 2 左に示します。これとは異なり E 面スキャンを選択する場合は E-theta 成分を選択します。E 面スキャンと H 面スキャンの位相中心は異なりますから注意が必要です。図 2：電磁界と H 面スキャン方向の設定 CST MWS の遠方界ポストプロセスでは、位相は 3D 空間で、もしくは特定パスに沿う形でプロットされます。位相中心の計算は、遠方界計算の原点が変更可能であるという事実に基づきます。つまり位相中心計算機能を使用して、求められた位相中心に、遠方界の中心を合わせることができます。今回の場合、位相の偏角は所定の開口角度でやや平らな形を示しています。遠方界の中心は図 3 に示す 3 箇所に置き換えられます。1 つは位相中心に、他の 2 つはそこから伝播の z 軸上にそれぞれホーンの全長の+/-5%の位置になります。 COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY 図 3: 3 箇所で位相変化を観測上記のように遠方界中心が移動した場合の、それぞれの電界の 3D 位相プロットを図 4 に示します。水平のスキャン方向における位相変化は中央の図が最小となっています。H 面で見ると位相の変化は一層明確になります（図 5）。位相の傾斜は、シミュレーションでは位相中心の再配置の指標として、測定のセットアップではアンテナの移動の指標として用いられます。図 4 最適化された位相中心より、左から +5%、0%、-5%位置での 3D 位相プロット図 5：H 面方向の位相変化 COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY 位相中心の位置は開口角度によって変わります。図 6 に示すように、開口部が小さければ変化も小さくなります。なお、通常 H 面と E 面とで位相中心の評価は異なります。これとは別に、位相中心の計算の精度を測る上で標準偏差も基準となります（図 7）。図 6：開口角と位相中心の移動との関係図 7：開口角が小さければ標準偏差も小さい測定との比較： Kathrein Werk KG（独：Rosenheim）による測定が行われました。中心周波数から+/-2%の 2 つの周波数において位相中心を測定しました。偏極は E 面です。アンテナを H 面で回転（azimuthal）し、電磁界の大きさと位相を記録しました。スキャン角度に対する位相傾斜によって、アンテナをその伝搬軸に沿って僅かに動かして再測定するのを、位相が平坦になるまで繰り返しました。実際の位相中心の位置を図 8 に、中心周波数の波長において測定した結果とシミュレーション結果を図 9 に示します。(Measurement data with courtesy and permission of Kathrein KG, Rosenheim, Germany) COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY 図 8：コルゲートホーンアンテナの実際の位相中心図 9：2 つの周波数における偏差 – 位相中心は周波数により異なる . 禁無断転載株式会社エーイーティー〒215-0033 神奈川県川崎市麻生区栗木 2-7-6 TEL (044) 980 – 0505 （代) 不許複製 ©2013 AET,Inc