8.13 円偏波メタループアンテナ

メタマテリアルから成るループアンテナを円偏波を放射するように変更します。([9] Chapter21)
図1にアンテナ形状を示します。
8.11のメタループアンテナと構造はほぼ同じですが、違いはループの一か所を切断し、一方の端を同軸給電し、他方の端を抵抗(50Ω)で終端します。
その他の違いは繰り返し数Mが6から5に、集中定数C,Lの値、線路幅wが4mmから8mmになっています。文献[9]ではw=8.8mmですが、セルサイズを1mmにするためにw=8mmとしています。また四隅で線路が干渉しないように変形しています。
線路の特性インピーダンスは7.6の式(1)にε_r=2.6,W=8.0mm,H=3.2mmを代入するとZ₀=54Ωとなります。
図2に左右円偏波成分の利得の周波数特性を示します。文献[9]のFigure21.3と似ています。
推移周波数f_T=3GHz以下では左手系のため左旋円偏波、それ以上では右手系のため右旋円偏波を放射します。
図3に左手系周波数f_LH=2.50GHzと右手系周波数f_RH=3.45GHzにおける放射パターンを示します。文献[9]のFigure21.4と似ています。
図4に正面方向(θ=0度)の軸比の周波数特性を示します。文献[9]のFigure21.5と比べるとf_RH帯でやや高くなっています。
図5に反射係数の周波数特性を示します。文献[9]のFigure21.6では2-4GHzにわたってVSWR<2となっていますが、図5ではVSWRが2を超える周波数が見られます。ただしf_LHとf_RHでは整合がとれています。入力インピーダンスは給電点周辺の構造で変わります。
図6に放射効率の周波数特性を示します。 100%からの低下は終端抵抗における吸収によるものです。文献[9]のFigure21.7と似ています。なお、放射効率は全方向遠方界を図形出力したとき、"efficiency="の行に表示されます。(図5-5-14参照)
図7にf_LHとf_RHにおける電界の振幅と位相を示します。位相についてはf_LHでは線路に沿って左回りで進み、 f_RHでは線路に沿って右回りで進みます。これによって円偏波の回転方向が決まります。